專(zhuān)利名稱(chēng)：帶限壓限流保護(hù)的內(nèi)燃機(jī)車(chē)恒功率控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大功率內(nèi)燃機(jī)車(chē)功率控制方法和裝置，尤其是一種可降低 司控人員勞動(dòng)強(qiáng)度、排除人為的安全隱患、使機(jī)車(chē)安全、可靠、高效運(yùn)行的帶 限壓限流保護(hù)的內(nèi)燃機(jī)車(chē)恒功率控制方法。
背景技術(shù)：
以往的內(nèi)燃機(jī)車(chē)恒功率控制通常采用模擬電路和開(kāi)環(huán)控制的方法，不僅控 制工況范圍有限，而且容易受環(huán)境因素改變影響控制精度，電氣系統(tǒng)沖擊較大， 無(wú)法實(shí)現(xiàn)極限情況下的控制和保護(hù)功能，不能實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)完全按照最優(yōu)功率曲 線工作。以上所述缺點(diǎn)已逐漸成為影響內(nèi)燃機(jī)車(chē)安全、可靠運(yùn)行的瓶頸之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種可降低司控 人員勞動(dòng)強(qiáng)度、排除人為的安全隱患、使機(jī)車(chē)安全、可靠、高效運(yùn)行的帶限壓 限流保護(hù)的內(nèi)燃機(jī)車(chē)恒功率控制方法。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是 一種帶限壓限流保護(hù)的內(nèi)燃機(jī)車(chē)恒功率控制方 法，其特征在于按如下步驟進(jìn)行
a. 檢測(cè)當(dāng)前柴油機(jī)轉(zhuǎn)速值、主發(fā)動(dòng)機(jī)電流反饋值、電壓反饋值并計(jì)算功率 反饋值；
b. 計(jì)算當(dāng)前柴油機(jī)轉(zhuǎn)速下的限流、限壓、限功率值；
c. 確定當(dāng)前電流、電壓、功率值基準(zhǔn)值；
d. 根據(jù)當(dāng)前主發(fā)動(dòng)機(jī)電流反饋值、電壓反饋值及功率反饋值，確定PI調(diào) 節(jié)參數(shù)；
e. 將電流基準(zhǔn)值及反饋值輸入限流PI調(diào)節(jié)器，將電壓基準(zhǔn)值及反饋值輸 入限壓PI調(diào)節(jié)器，將功率基準(zhǔn)值及反饋值輸入限功率PI調(diào)節(jié)器；
f. 將限流PI調(diào)節(jié)器、限壓PI調(diào)節(jié)器、限功率PI調(diào)節(jié)器的輸出值進(jìn)行比較， 取其中最小值；
g. 計(jì)算PWM控制參數(shù)；
h. 生成勵(lì)磁控制信號(hào)，對(duì)勵(lì)磁機(jī)進(jìn)行控制。在b步驟后進(jìn)行是否需要降低限功率值判斷，是則進(jìn)行降低功率限值。 本發(fā)明采用電流、電壓、功率三個(gè)閉環(huán)相互比較的方法控制PI調(diào)節(jié)輸出，
通過(guò)PWM方式實(shí)現(xiàn)精確控制?？筛鶕?jù)當(dāng)前工況，通過(guò)輸出比較的方式實(shí)現(xiàn)了 PI調(diào)節(jié)策略的自動(dòng)選擇和無(wú)擾動(dòng)切換，能夠?qū)崿F(xiàn)主發(fā)電機(jī)恒限壓、恒限流控制， 確保柴油機(jī)穩(wěn)定工作和主電路的安全、可靠，從而提高內(nèi)燃機(jī)車(chē)的整體牽引性 能和運(yùn)行的可靠性，同時(shí)也大大降低了司控人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和人為的安全隱患。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的程序流程圖。 圖2是本發(fā)明實(shí)施例的電路原理框圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1:
本發(fā)明實(shí)施例設(shè)備連接如圖2所示設(shè)有16位單片機(jī)(Intd87C196)，勵(lì) 磁機(jī)、主發(fā)電機(jī)、整流柜的輸出信號(hào)通過(guò)信號(hào)處理電路與單片機(jī)相接，單片機(jī) 的輸出再與勵(lì)磁機(jī)相接。 .
具體控制方法按照1所示的流程進(jìn)行，
a. 從勵(lì)磁機(jī)取值，以完成對(duì)當(dāng)前柴油機(jī)轉(zhuǎn)速值的檢測(cè)；從主發(fā)電機(jī)輸出檢 測(cè)主發(fā)電機(jī)電流反饋值、從整流柜的輸出檢測(cè)電壓反饋值，將得到的檢測(cè)值通 過(guò)濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換等信號(hào)處理電路處理后，輸入至單片機(jī)，單片機(jī)計(jì)算電流、 電壓乘積，即計(jì)算出功率反饋值并存儲(chǔ)所取得的柴油機(jī)轉(zhuǎn)速值、電流反饋值、 電壓反饋值、功率反饋值；
b. 單片機(jī)根據(jù)當(dāng)前柴油機(jī)轉(zhuǎn)速，通過(guò)單片機(jī)中設(shè)置的電壓、電流、功率基 準(zhǔn)器生成出相應(yīng)的電壓、電流和功率限值，即計(jì)算當(dāng)前柴油機(jī)轉(zhuǎn)速下的限流、 限壓、限功率值；
c. 通過(guò)單片機(jī)中設(shè)置的電壓、電流、功率的加減載控制器，確定當(dāng)前電流、 電壓、功率值基準(zhǔn)值；
d. 根據(jù)當(dāng)前主發(fā)動(dòng)機(jī)電流反饋值、電壓反饋值及功率反饋值，確定PI調(diào) 節(jié)參數(shù)，以保證控制系統(tǒng)具有優(yōu)良的瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能；PI調(diào)節(jié)參數(shù)即PI調(diào)節(jié) 器的Kp，比例放大系數(shù)，Ki積分放大系數(shù)，其參考值是通過(guò)理論計(jì)算結(jié)合大 量實(shí)驗(yàn)獲得的；
e. 將電流基準(zhǔn)值及反饋值輸入限流PI調(diào)節(jié)器，將電壓基準(zhǔn)值及反饋值輸 入限壓PI調(diào)節(jié)器，將功率基準(zhǔn)值及反饋值輸入限功率PI調(diào)節(jié)器；限流PI調(diào)節(jié)器、限壓PI調(diào)節(jié)器及限功率PI調(diào)節(jié)器均有單片機(jī)完成；
f. 將限流PI調(diào)節(jié)器、限壓PI調(diào)節(jié)器、限功率PI調(diào)節(jié)器的輸出值進(jìn)行比較， 取其中最小值；
g. 計(jì)算PWM控制參數(shù)；
生成勵(lì)磁控制信號(hào)，對(duì)勵(lì)磁機(jī)進(jìn)行控制，使主發(fā)電機(jī)輸出為恒功率、恒電壓 或恒電流。
實(shí)施例2:
基本結(jié)構(gòu)及步驟同實(shí)施例1，與實(shí)施例1所不同的是在b步驟后進(jìn)行是否
需要降低限功率值判斷，如果需要就要對(duì)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速下的限流、限壓、限功率 值進(jìn)行降低功率限值。
本發(fā)明的控制結(jié)果是恒功率工況，且主發(fā)電壓、電流都沒(méi)有達(dá)到限值時(shí),
限功率PI調(diào)節(jié)器起作用，控制柴油機(jī)沿預(yù)先給定的功率曲線輸出功率；達(dá)到限
壓值時(shí)，限壓PI調(diào)節(jié)器起作用，主發(fā)電壓被限制住，不會(huì)超過(guò)限壓曲線，電流、
功率在一定范圍內(nèi)波動(dòng)；達(dá)到限流值時(shí)，限流PI調(diào)節(jié)器起作用，主發(fā)電流被限 制住，不會(huì)超過(guò)限流曲線，電壓、功率在一定范圍內(nèi)波動(dòng)。從而實(shí)現(xiàn)了機(jī)車(chē)的 恒功率控制和限壓、限流保護(hù)功能。
本發(fā)明的計(jì)算控制過(guò)程以定時(shí)中斷為基礎(chǔ)，不斷循環(huán)，保證控制結(jié)果的穩(wěn) 定、可靠。以上流程使用PLM語(yǔ)言編程，PI調(diào)節(jié)控制應(yīng)用經(jīng)典的PID控制原 理和理論，結(jié)合現(xiàn)代微機(jī)理論，將其離散化為微型控制器可以使用的控制算法， 同時(shí)PWM (Pulse Width Modulation)脈寬調(diào)制為利用微處理器的數(shù)字輸出來(lái) 對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)。
權(quán)利要求
1. 一種帶限壓限流保護(hù)的內(nèi)燃機(jī)車(chē)恒功率控制方法，其特征在于按如下步驟進(jìn)行a. 檢測(cè)當(dāng)前柴油機(jī)轉(zhuǎn)速值、主發(fā)動(dòng)機(jī)電流反饋值、電壓反饋值并計(jì)算功率反饋值；b. 計(jì)算當(dāng)前柴油機(jī)轉(zhuǎn)速下的限流、限壓、限功率值；c. 確定當(dāng)前電流、電壓、功率值基準(zhǔn)值；d. 根據(jù)當(dāng)前主發(fā)動(dòng)機(jī)電流反饋值、電壓反饋值及功率反饋值，確定PI調(diào)節(jié)參數(shù)；e. 將電流基準(zhǔn)值及反饋值輸入限流PI調(diào)節(jié)器，將電壓基準(zhǔn)值及反饋值輸入限壓PI調(diào)節(jié)器，將功率基準(zhǔn)值及反饋值輸入限功率PI調(diào)節(jié)器；f. 將限流PI調(diào)節(jié)器、限壓PI調(diào)節(jié)器、限功率PI調(diào)節(jié)器的輸出值進(jìn)行比較，取其中最小值；g. 計(jì)算PWM控制參數(shù)；h. 生成勵(lì)磁控制信號(hào)，對(duì)勵(lì)磁機(jī)進(jìn)行控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶限壓限流保護(hù)的內(nèi)燃機(jī)車(chē)恒功率控制方法， 其特征在于在b步驟后進(jìn)行是否需要降低限功率值判斷，是則進(jìn)行降低功率限 值。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種帶限壓限流保護(hù)的內(nèi)燃機(jī)車(chē)恒功率控制方法，是采用電流、電壓、功率三個(gè)閉環(huán)相互比較的方法控制PI調(diào)節(jié)輸出，通過(guò)PWM方式實(shí)現(xiàn)精確控制。可根據(jù)當(dāng)前工況，通過(guò)輸出比較的方式實(shí)現(xiàn)了PI調(diào)節(jié)策略的自動(dòng)選擇和無(wú)擾動(dòng)切換，能夠?qū)崿F(xiàn)主發(fā)電機(jī)恒限壓、恒限流控制，確保柴油機(jī)穩(wěn)定工作和主電路的安全、可靠，從而提高內(nèi)燃機(jī)車(chē)的整體牽引性能和運(yùn)行的可靠性，同時(shí)也大大降低了司控人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和人為的安全隱患。
文檔編號(hào)H02P9/14GK101442287SQ20081023011
公開(kāi)日2009年5月27日 申請(qǐng)日期2008年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月25日
發(fā)明者程顯偉, 管明華, 蔡志偉, 韓樹(shù)明, 磊 高 申請(qǐng)人:中國(guó)北車(chē)集團(tuán)大連機(jī)車(chē)車(chē)輛有限公司