內(nèi)燃機(jī)車交直電傳動(dòng)系統(tǒng)及其勵(lì)磁控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種內(nèi)燃機(jī)車交直電傳動(dòng)系統(tǒng)及其勵(lì)磁控制方法，系統(tǒng)包括：主輔一體化發(fā)電機(jī)，包括主整流器以及同軸設(shè)置的主發(fā)電機(jī)和輔助發(fā)電機(jī)，主發(fā)電機(jī)通過主整流器驅(qū)動(dòng)直流牽引電機(jī)運(yùn)行；主發(fā)勵(lì)磁裝置，與主發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈電連接，以對(duì)主發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈進(jìn)行勵(lì)磁；以及輔發(fā)勵(lì)磁裝置，與輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈電連接，以對(duì)輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈進(jìn)行勵(lì)磁。本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)車交直電傳動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件只有三個(gè)：主輔一體化發(fā)電機(jī)、主發(fā)勵(lì)磁裝置和輔發(fā)勵(lì)磁裝置，部件少，重量輕，空間體積小，集成度高，結(jié)構(gòu)簡單，便于機(jī)車整體布局，檢修工作少，有利于電傳動(dòng)系統(tǒng)的檢修工作。
【專利說明】 內(nèi)燃機(jī)車交直電傳動(dòng)系統(tǒng)及其勵(lì)磁控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)車傳動(dòng)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種內(nèi)燃機(jī)車交直電傳動(dòng)系統(tǒng)及其勵(lì)磁控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中內(nèi)燃機(jī)車交直電傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中內(nèi)燃機(jī)車交直電傳動(dòng)系統(tǒng)包括主發(fā)勵(lì)磁控制器8、勵(lì)磁機(jī)4、勵(lì)磁整流器3、主發(fā)電機(jī)1、主整流器2、輔發(fā)勵(lì)磁控制器14和輔助發(fā)電機(jī)12，其中，主發(fā)電機(jī)1為有刷發(fā)電機(jī)，輔助發(fā)電機(jī)12為無刷發(fā)電機(jī)。柴油機(jī)11的前輸出端通過第一傳動(dòng)軸101帶動(dòng)主發(fā)電機(jī)1運(yùn)行，同時(shí)柴油機(jī)11的后輸出端通過第二傳動(dòng)軸102帶動(dòng)輔助發(fā)電機(jī)12運(yùn)行。主發(fā)勵(lì)磁控制器8向勵(lì)磁機(jī)4的勵(lì)磁線圈6供電，勵(lì)磁機(jī)4輸出的三相交流電經(jīng)勵(lì)磁整流器3整流后得到的直流電向主發(fā)電機(jī)1的勵(lì)磁線圈5供電，主發(fā)電機(jī)1輸出的三相交流電經(jīng)主整流器2整流后得到主發(fā)直流電，該主發(fā)直流電驅(qū)動(dòng)直流牽引電機(jī)9運(yùn)行。上述結(jié)構(gòu)中，所述勵(lì)磁機(jī)4、勵(lì)磁整流器3和主發(fā)電機(jī)1三者可由一無刷主發(fā)電機(jī)7代替，即主發(fā)勵(lì)磁控制器8控制無刷主發(fā)電機(jī)7運(yùn)行，無刷主發(fā)電機(jī)7輸出的三相交流電經(jīng)主整流器2整流后得到主發(fā)直流電，由該主發(fā)直流電驅(qū)動(dòng)所述直流牽引電機(jī)9運(yùn)行。此外，輔助發(fā)電機(jī)12為無刷發(fā)電機(jī)，輔發(fā)勵(lì)磁控制器14控制輔助發(fā)電機(jī)12的運(yùn)行，輔助發(fā)電機(jī)12輸出的三相交流電直接向內(nèi)燃機(jī)車的其它負(fù)載13供電。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中內(nèi)燃機(jī)車交直電傳動(dòng)系統(tǒng)的缺陷在于:內(nèi)燃機(jī)車交直電傳動(dòng)系統(tǒng)的部件多，重量大，空間體積大，檢修工作量大，十分不利于電傳動(dòng)系統(tǒng)的檢修工作。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中的內(nèi)燃機(jī)車交直電傳動(dòng)系統(tǒng)的部件多，重量大，空間體積大，檢修工作量大，十分不利于電傳動(dòng)系統(tǒng)的檢修工作。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種部件少、重量輕、空間體積小、有利于檢修工作的內(nèi)燃機(jī)車交直電傳動(dòng)系統(tǒng)及其勵(lì)磁控制方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0007]—種內(nèi)燃機(jī)車交直電傳動(dòng)系統(tǒng)，包括:
[0008]主輔一體化發(fā)電機(jī)，包括主發(fā)電機(jī)、與所述主發(fā)電機(jī)同軸設(shè)置的輔助發(fā)電機(jī)和與所述主發(fā)電機(jī)的三相交流電輸出端電連接的主整流器；柴油機(jī)的輸出軸帶動(dòng)均為有刷發(fā)電機(jī)的所述主發(fā)電機(jī)和所述輔助發(fā)電機(jī)同步運(yùn)行，所述主整流器輸出的直流電驅(qū)動(dòng)直流牽引電機(jī)運(yùn)行；
[0009]主發(fā)勵(lì)磁裝置，與所述主發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈電連接，以對(duì)所述主發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈進(jìn)行勵(lì)磁；以及
[0010]輔發(fā)勵(lì)磁裝置，與所述輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈電連接，以對(duì)所述輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈進(jìn)行勵(lì)磁。
[0011]優(yōu)選的是，所述主發(fā)勵(lì)磁裝置包括主發(fā)勵(lì)磁斬波器和主發(fā)勵(lì)磁控制器；所述主發(fā)勵(lì)磁斬波器包括:
[0012]整流電路，與所述輔助發(fā)電機(jī)的三相交流電輸出端電連接，以對(duì)所述輔助發(fā)電機(jī)輸出的輔發(fā)三相電壓進(jìn)行整流，得到第一直流電；以及
[0013]直流斬波電路，分別與所述整流電路、所述主發(fā)勵(lì)磁控制器和所述主發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈電連接，以根據(jù)所述主發(fā)勵(lì)磁控制器輸出的PWM占空比對(duì)所述第一直流電進(jìn)行直流-直流轉(zhuǎn)換，得到第二直流電，并且利用所述第二直流電對(duì)所述主發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈進(jìn)行勵(lì)磁。
[0014]優(yōu)選的是，所述直流斬波電路為直流升壓斬波電路。
[0015]優(yōu)選的是，所述輔發(fā)勵(lì)磁裝置包括:
[0016]蓄電池；以及
[0017]輔發(fā)勵(lì)磁控制器，分別與所述蓄電池和所述輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈電連接，以對(duì)所述蓄電池輸出的直流電進(jìn)行直流-直流轉(zhuǎn)換，得到第三直流電，并利用所述第三直流電對(duì)所述輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈進(jìn)行勵(lì)磁。
[0018]優(yōu)選的是，所述輔發(fā)勵(lì)磁裝置包括:
[0019]蓄電池；
[0020]切換開關(guān)；以及
[0021]輔發(fā)勵(lì)磁控制器，分別與所述輔助發(fā)電機(jī)的三相交流電輸出端和所述輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈電連接，所述輔發(fā)勵(lì)磁控制器還通過所述切換開關(guān)與所述蓄電池電連接；
[0022]在所述輔助發(fā)電機(jī)輸出的輔發(fā)三相電壓建立之前，所述切換開關(guān)處于閉合狀態(tài)，所述輔發(fā)勵(lì)磁控制器對(duì)所述蓄電池輸出的直流電進(jìn)行直流-直流轉(zhuǎn)換，得到第三直流電，并利用所述第三直流電對(duì)所述輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈進(jìn)行勵(lì)磁；
[0023]在所述輔助發(fā)電機(jī)輸出的輔發(fā)三相電壓建立之后，所述切換開關(guān)處于斷開狀態(tài)，所述輔發(fā)勵(lì)磁控制器對(duì)所述輔助發(fā)電機(jī)輸出的輔發(fā)三相電壓進(jìn)行整流，得到第五直流電，并利用所述第五直流電對(duì)所述輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈進(jìn)行勵(lì)磁。
[0024]優(yōu)選的是，所述輔發(fā)勵(lì)磁裝置還包括蓄電池充電機(jī)，所述蓄電池充電機(jī)與所述蓄電池電連接，以向所述蓄電池充電。
[0025]優(yōu)選的是，所述蓄電池充電機(jī)還與所述輔助發(fā)電機(jī)的三相交流電輸出端電連接，以對(duì)所述輔助發(fā)電機(jī)輸出的輔發(fā)三相電壓進(jìn)行整流，得到第四直流電，并利用所述第四直流電向所述蓄電池充電。
[0026]優(yōu)選的是,所述輔助發(fā)電機(jī)的三相交流電輸出端還與所述內(nèi)燃機(jī)車的電氣負(fù)載電連接。
[0027]—種內(nèi)燃機(jī)車交直電傳動(dòng)系統(tǒng)的勵(lì)磁控制方法，其輔助發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制方法包括:
[0028]實(shí)時(shí)獲取所述輔助發(fā)電機(jī)的輔發(fā)三相電壓和所述柴油機(jī)的輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率；
[0029]計(jì)算所述輔發(fā)三相電壓與所述轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的比值，得到壓頻比；
[0030]所述輔發(fā)勵(lì)磁控制器按照所述壓頻比恒定的原則，對(duì)所述蓄電池輸出的直流電進(jìn)行直流-直流轉(zhuǎn)換，得到第三直流電，并利用所述第三直流電對(duì)所述輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈進(jìn)行勵(lì)磁。
[0031]—種內(nèi)燃機(jī)車交直電傳動(dòng)系統(tǒng)的勵(lì)磁控制方法,其輔助發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制方法包括:
[0032]實(shí)時(shí)獲取所述輔助發(fā)電機(jī)的輔發(fā)三相電壓和所述柴油機(jī)的輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率；
[0033]計(jì)算所述輔發(fā)三相電壓與所述轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的比值，得到壓頻比；
[0034]判斷所述輔發(fā)三相電壓是否建立；
[0035]如果否，則控制所述切換開關(guān)處于閉合狀態(tài)，并按照所述壓頻比恒定的原則，對(duì)所述蓄電池輸出的直流電進(jìn)行直流-直流轉(zhuǎn)換，得到第三直流電，且利用所述第三直流電對(duì)所述輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈進(jìn)行勵(lì)磁；
[0036]如果是，則控制所述切換開關(guān)處于斷開狀態(tài)，并按照所述壓頻比恒定的原則，對(duì)所述輔助發(fā)電機(jī)的輔發(fā)三相電壓進(jìn)行整流，得到第五直流電，且利用所述第五直流電對(duì)所述輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈進(jìn)行勵(lì)磁。
[0037]與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述方案中的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例可以具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果:
[0038]應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例提供的內(nèi)燃機(jī)車交直電傳動(dòng)系統(tǒng)，構(gòu)成該內(nèi)燃機(jī)車交直電傳動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件只有三個(gè)，即主輔一體化發(fā)電機(jī)、主發(fā)勵(lì)磁裝置和輔發(fā)勵(lì)磁裝置，部件少，重量輕，空間體積小，集成度高，結(jié)構(gòu)簡單，便于機(jī)車整體布局，檢修工作量小，十分有利于電傳動(dòng)系統(tǒng)的檢修工作，徹底解決了現(xiàn)有技術(shù)中內(nèi)燃機(jī)車交直電傳動(dòng)系統(tǒng)由于部件多，重量大，空間體積大導(dǎo)致的不利于電傳動(dòng)系統(tǒng)的檢修工作的缺陷。
[0039]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0040]附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例共同用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0041]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中內(nèi)燃機(jī)車交直電傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042]圖2不出了本發(fā)明實(shí)施例內(nèi)燃機(jī)車交直電傳動(dòng)系統(tǒng)的一種結(jié)構(gòu)不意圖；
[0043]圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例中主發(fā)勵(lì)磁斬波器PWM輸入輸出的對(duì)應(yīng)關(guān)系示意圖；
[0044]圖4示出了本發(fā)明實(shí)施例內(nèi)燃機(jī)車交直電傳動(dòng)系統(tǒng)的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045]圖5不出了本發(fā)明實(shí)施例內(nèi)燃機(jī)車交直電傳動(dòng)系統(tǒng)的勵(lì)磁控制方法的一種流程圖；
[0046]圖6示出了本發(fā)明實(shí)施例中壓頻比恒定原則的示意圖；
[0047]圖7示出了本發(fā)明實(shí)施例內(nèi)燃機(jī)車交直電傳動(dòng)系統(tǒng)的勵(lì)磁控制方法的另一種流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0048]以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此對(duì)本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。需要說明的是，只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明中的各個(gè)實(shí)施例以及各實(shí)施例中的各個(gè)特征可以相互結(jié)合，所形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0049]為解決現(xiàn)有技術(shù)中內(nèi)燃機(jī)車交直電傳動(dòng)系統(tǒng)的部件多，重量大，空間體積大,檢修工作量大，十分不利于電傳動(dòng)系統(tǒng)的檢修工作的缺陷，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種內(nèi)燃機(jī)車交直電傳動(dòng)系統(tǒng)及其勵(lì)磁控制方法。
[0050]如圖2所不,是本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)車交直電傳動(dòng)系統(tǒng)的一種結(jié)構(gòu)不意圖，所述內(nèi)燃機(jī)車交直電傳動(dòng)系統(tǒng)包括主輔一體化發(fā)電機(jī)17、主發(fā)勵(lì)磁裝置和輔發(fā)勵(lì)磁裝置。
[0051]具體地，所述主輔一體化發(fā)電機(jī)17，包括主發(fā)電機(jī)、輔助發(fā)電機(jī)和主整流器2，其中，主發(fā)電機(jī)和輔助發(fā)電機(jī)均為有刷發(fā)電機(jī)，主發(fā)電機(jī)和輔助發(fā)電機(jī)同軸設(shè)置，且同步地被柴油機(jī)11的傳動(dòng)軸帶動(dòng)運(yùn)行，主發(fā)電機(jī)的三相交流電輸出端通過主整流器2連接直流牽引電機(jī)9的直流電輸入端，主整流器2對(duì)主發(fā)電機(jī)輸出的主發(fā)三相電壓進(jìn)行整流后,利用整流后得到的直流電驅(qū)動(dòng)直流牽引電機(jī)9運(yùn)行。同軸設(shè)置的主發(fā)電機(jī)和輔助發(fā)電機(jī)集成在一起，形成圖2中所示的主輔發(fā)電機(jī)18，主發(fā)電機(jī)、輔助發(fā)電機(jī)和主整流器2三者安裝在共同框架中，框架內(nèi)還設(shè)置有對(duì)應(yīng)主發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈16的電刷和滑環(huán)以及對(duì)應(yīng)輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈20的電刷和滑環(huán)，從而分別對(duì)主發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈16和輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈20進(jìn)行勵(lì)磁。這里，值得說明的是，由于主輔一體化發(fā)電機(jī)17本身的結(jié)構(gòu)為本領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)，所以在本文中不再對(duì)主輔一體化發(fā)電機(jī)17內(nèi)部的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行展開說明。
[0052]主發(fā)勵(lì)磁裝置，與所述主發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈16電連接，用于對(duì)主發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈16進(jìn)行勵(lì)磁；類似地，輔發(fā)勵(lì)磁裝置，與所述輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈20電連接，用于對(duì)輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈20進(jìn)行勵(lì)磁。
[0053]在本實(shí)施例中，構(gòu)成內(nèi)燃機(jī)車交直電傳動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件只有三個(gè)，即主輔一體化發(fā)電機(jī)17、主發(fā)勵(lì)磁裝置和輔發(fā)勵(lì)磁裝置，部件少，重量輕，空間體積小，集成度高，結(jié)構(gòu)簡單，便于機(jī)車整體布局，檢修工作量小，十分有利于電傳動(dòng)系統(tǒng)的檢修工作，徹底解決了現(xiàn)有技術(shù)中內(nèi)燃機(jī)車交直電傳動(dòng)系統(tǒng)由于部件多，重量大，空間體積大導(dǎo)致的不利于電傳動(dòng)系統(tǒng)的檢修工作的缺陷。
[0054]進(jìn)一步地，在本發(fā)明一優(yōu)選的實(shí)施例中，對(duì)所述主發(fā)勵(lì)磁裝置做了進(jìn)一步改進(jìn)，具體地，再次參照圖2，主發(fā)勵(lì)磁裝置包括主發(fā)勵(lì)磁斬波器19和主發(fā)勵(lì)磁控制器8。
[0055]其中，所述主發(fā)勵(lì)磁斬波器19包括整流電路和直流斬波電路(附圖中未示出)，所述整流電路與輔助發(fā)電機(jī)的三相交流電輸出端電連接，用于對(duì)輔助發(fā)電機(jī)輸出的輔發(fā)三相電壓進(jìn)行整流，得到第一直流電。所述直流斬波電路分別與整流電路、主發(fā)勵(lì)磁控制器8和主發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈16電連接，主發(fā)勵(lì)磁控制器8根據(jù)實(shí)際工況中直流牽引電機(jī)9的功率要求，輸出相應(yīng)的PWM占空比，由多個(gè)IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極型晶體管)組合而成的直流斬波電路根據(jù)主發(fā)勵(lì)磁控制器8輸出的PWM占空比對(duì)整流電路輸出的第一直流電進(jìn)行直流-直流轉(zhuǎn)換(DC-DC轉(zhuǎn)換)，得到第二直流電，然后直流斬波電路利用第二直流電對(duì)主發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈16進(jìn)行勵(lì)磁。特別地，所述直流斬波電路優(yōu)選為直流升壓斬波電路，此時(shí)所述直流斬波電路的功能相當(dāng)于功率放大器，如圖3所示，是本發(fā)明實(shí)施例中主發(fā)勵(lì)磁斬波器19PWM輸入輸出的對(duì)應(yīng)關(guān)系示意圖，圖中的實(shí)線表示正常控制情況下PWM輸入輸出的對(duì)應(yīng)關(guān)系，圖中的虛線表示失效控制情況下，PWM輸出統(tǒng)一為零。在該圖中，直流斬波電路按照線性比例關(guān)系放大整流電路輸出的第一直流電，得到第二直流電，這里，將比第一直流電大的第二直流電作為主發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流。
[0056]在本實(shí)施例中，采用主發(fā)勵(lì)磁斬波器19和主發(fā)勵(lì)磁控制器8對(duì)主發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈16進(jìn)行勵(lì)磁，較傳統(tǒng)的通過勵(lì)磁機(jī)對(duì)主發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈進(jìn)行勵(lì)磁而言,產(chǎn)生的勵(lì)磁電流范圍更廣，更容易滿足主發(fā)電機(jī)的輸出功率要求，例如采用上述勵(lì)磁裝置，更容易達(dá)到例如最大200A的主發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流；控制更靈活，實(shí)時(shí)性好，有利于提高整個(gè)內(nèi)燃機(jī)車交直電傳動(dòng)系統(tǒng)的工作性能。
[0057]進(jìn)一步地，在本發(fā)明一優(yōu)選的實(shí)施例中，對(duì)所述輔發(fā)勵(lì)磁裝置做了進(jìn)一步改進(jìn)，具體地，再次參照圖2，所述輔發(fā)勵(lì)磁裝置包括蓄電池21和輔發(fā)勵(lì)磁控制器14。
[0058]其中，輔發(fā)勵(lì)磁控制器14分別與所述蓄電池21和所述輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈20電連接，利用存儲(chǔ)在蓄電池21中的直流電對(duì)輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈20進(jìn)行勵(lì)磁，詳細(xì)地，輔發(fā)勵(lì)磁控制器14先對(duì)蓄電池21輸出的直流電進(jìn)行直流-直流轉(zhuǎn)換后，得到第三直流電，然后利用該第三直流電對(duì)輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈20進(jìn)行勵(lì)磁。輔發(fā)勵(lì)磁控制器14具體的勵(lì)磁控制方法，將在下文中結(jié)合圖5進(jìn)行詳細(xì)地闡述。
[0059]在本實(shí)施例中，輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流始終來自于蓄電池21，在初始階段，蓄電池21中存儲(chǔ)的電能作為主輔一體化發(fā)電機(jī)17啟動(dòng)的預(yù)勵(lì)磁電能，以使主輔一體化發(fā)電機(jī)17能夠正常啟動(dòng)，在后續(xù)階段，為了整個(gè)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上的簡潔化，所述輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流仍來自于該蓄電池21。在本發(fā)明一優(yōu)選的實(shí)施例中，所述輔發(fā)勵(lì)磁裝置還包括與蓄電池21電連接的蓄電池充電機(jī)22，用于向蓄電池21充電。特別地，所述蓄電池充電機(jī)22的電能來自于輔助發(fā)電機(jī)輸出的輔助三相電壓，即，所述蓄電池充電機(jī)22還優(yōu)選地與所述輔助發(fā)電機(jī)的三相交流電輸出端電連接，以對(duì)所述輔助發(fā)電機(jī)輸出的輔發(fā)三相電壓進(jìn)行整流，得到第四直流電，并利用所述第四直流電向所述蓄電池21充電，間接實(shí)現(xiàn)了輔助發(fā)電機(jī)的自勵(lì)磁。
[0060]在本發(fā)明另一優(yōu)選的實(shí)施例中，也對(duì)所述輔發(fā)勵(lì)磁裝置做了進(jìn)一步改進(jìn)，具體地，參照圖4，所述輔發(fā)勵(lì)磁裝置包括蓄電池21、切換開關(guān)23和輔發(fā)勵(lì)磁控制器14。
[0061]其中，輔發(fā)勵(lì)磁控制器14分別與所述輔助發(fā)電機(jī)的三相交流電輸出端和所述輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈20電連接，所述輔發(fā)勵(lì)磁控制器14還通過所述切換開關(guān)23與所述蓄電池21電連接，從而實(shí)現(xiàn)在輔助發(fā)電機(jī)輸出的輔發(fā)三相電壓建立之前，輔發(fā)勵(lì)磁控制器14利用蓄電池21存儲(chǔ)的電能對(duì)輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈20進(jìn)行勵(lì)磁，在輔發(fā)三相電壓建立之后，輔發(fā)勵(lì)磁控制器14利用該輔發(fā)三相電壓對(duì)輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈20進(jìn)行勵(lì)磁。詳細(xì)地，在所述輔助發(fā)電機(jī)輸出的輔發(fā)三相電壓建立之前，所述切換開關(guān)23處于閉合狀態(tài)，所述輔發(fā)勵(lì)磁控制器14對(duì)所述蓄電池21輸出的直流電進(jìn)行直流-直流轉(zhuǎn)換，得到第三直流電，并利用所述第三直流電對(duì)所述輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈20進(jìn)行勵(lì)磁。在所述輔助發(fā)電機(jī)輸出的輔發(fā)三相電壓建立之后，所述切換開關(guān)23處于斷開狀態(tài)，所述輔發(fā)勵(lì)磁控制器14對(duì)所述輔助發(fā)電機(jī)輸出的輔發(fā)三相電壓進(jìn)行整流，得到第五直流電，并利用所述第五直流電對(duì)所述輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈20進(jìn)行勵(lì)磁。輔發(fā)勵(lì)磁控制器14具體的勵(lì)磁控制方法，將在下文中結(jié)合圖7進(jìn)行詳細(xì)地闡述。
[0062]在本實(shí)施例中，在初始階段，即輔助發(fā)電機(jī)的輔發(fā)三相電壓未建立之前，輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流來自于蓄電池21,蓄電池21中存儲(chǔ)的電能作為主輔一體化發(fā)電機(jī)17啟動(dòng)的預(yù)勵(lì)磁電能，以使主輔一體化發(fā)電機(jī)17能夠正常啟動(dòng)。在后續(xù)階段，即輔助發(fā)電機(jī)的輔發(fā)三相電壓建立之后，考慮到蓄電池21的容量以及蓄電池21電源的容量以及輔肋發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的大小，輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流來自于輔發(fā)三相電壓，避免了由于蓄電池21重復(fù)充放電導(dǎo)致了損耗蓄電池工作壽命的問題。在本發(fā)明一優(yōu)選的實(shí)施例中，所述輔發(fā)勵(lì)磁裝置還包括與蓄電池21電連接的蓄電池充電機(jī)22，用于在上述初始階段時(shí)向蓄電池21充電。特別地，所述蓄電池充電機(jī)22的電能來自于輔助發(fā)電機(jī)輸出的輔助三相電壓，即，所述蓄電池充電機(jī)22還優(yōu)選地與所述輔助發(fā)電機(jī)的三相交流電輸出端電連接，以對(duì)所述輔助發(fā)電機(jī)輸出的輔發(fā)三相電壓進(jìn)行整流，得到第四直流電，并利用所述第四直流電向所述蓄電池21充電，結(jié)合在所述后續(xù)階段，輔發(fā)勵(lì)磁控制器14利用輔發(fā)三相電壓對(duì)輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈20進(jìn)行勵(lì)磁，實(shí)現(xiàn)了輔助發(fā)電機(jī)的自勵(lì)磁。
[0063]在本發(fā)明的一優(yōu)選的實(shí)施例中，所述輔助發(fā)電機(jī)的三相交流電輸出端還與所述內(nèi)燃機(jī)車的電氣負(fù)載13電連接，從而利用輔發(fā)三相電壓還用來向機(jī)車的其它電氣負(fù)載13 (例如牽引通風(fēng)機(jī)、柴油機(jī)11的冷卻風(fēng)扇、空氣壓縮機(jī)、司機(jī)空調(diào)、除塵風(fēng)機(jī)等)供電，這樣，幾乎全部的主發(fā)電機(jī)輸出的電量都可以用于驅(qū)動(dòng)直流牽引電機(jī)9，提高了整個(gè)內(nèi)燃機(jī)車的運(yùn)行性能。另外，通過調(diào)節(jié)輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流的方式，可以使輔助發(fā)電機(jī)輸出不同等級(jí)的輔發(fā)三相電壓，以便于輔助其它電氣負(fù)載13的應(yīng)用。
[0064]本發(fā)明實(shí)施例還提供了針對(duì)圖2所示的內(nèi)燃機(jī)車交直電傳動(dòng)系統(tǒng)的勵(lì)磁控制方法，如圖5所示，是本發(fā)明實(shí)施例內(nèi)燃機(jī)車交直電傳動(dòng)系統(tǒng)的勵(lì)磁控制方法的一種流程圖，所述勵(lì)磁控制方法的輔助發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制方法包括以下步驟:
[0065]步驟S1:實(shí)時(shí)獲取所述輔助發(fā)電機(jī)的輔發(fā)三相電壓和所述柴油機(jī)11的輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率。
[0066]具體地，由于此步驟中采集三相電壓和轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的裝置和方法均屬于本領(lǐng)域常規(guī)技術(shù)手段，故在本文中不再進(jìn)行展開說明。
[0067]步驟S2:計(jì)算所述輔發(fā)三相電壓與所述轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的比值，得到壓頻比。
[0068]步驟S3:所述輔發(fā)勵(lì)磁控制器14按照所述壓頻比恒定的原則，對(duì)所述蓄電池21輸出的直流電進(jìn)行直流-直流轉(zhuǎn)換，得到第三直流電，并利用所述第三直流電對(duì)所述輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈20進(jìn)行勵(lì)磁。
[0069]具體地，基于壓頻比等于設(shè)定的常數(shù)的原則(圖6示出了壓頻比恒定的原則的示意圖)，輔發(fā)勵(lì)磁控制器14通過對(duì)蓄電池21輸出的直流電進(jìn)行DC-DC轉(zhuǎn)換的方式調(diào)節(jié)輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電壓/電流，這里第三直流電即為所述輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電壓。詳細(xì)地，當(dāng)柴油機(jī)11的輸出軸的轉(zhuǎn)速增加時(shí)，柴油機(jī)11的輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率也同步增加，此時(shí)，為保證壓頻比恒定，需要通過調(diào)節(jié)勵(lì)磁電壓/電流使得輔發(fā)三相電壓增加，由于本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的:勵(lì)磁電壓/電流的增加能夠?qū)е螺o發(fā)三相電壓的增加，所以在此種情況下應(yīng)當(dāng)相應(yīng)增加輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電壓/電流。
[0070]在本實(shí)施例中，輔發(fā)勵(lì)磁控制器14按照壓頻比恒定的原則調(diào)節(jié)輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電壓/電流，柴油機(jī)同軸帶動(dòng)主輔一體化發(fā)電機(jī)17，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速越高，輔助發(fā)電機(jī)輸出的輔發(fā)三相電壓越大，通過壓頻比恒定控制輔發(fā)三相電壓，同時(shí)必須滿足輔助負(fù)載如牽引通風(fēng)機(jī)、冷卻風(fēng)扇的需求；柴油機(jī)11結(jié)合主發(fā)勵(lì)磁控制器8根據(jù)實(shí)際工況中直流牽引電機(jī)9的功率要求調(diào)節(jié)主發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電壓/電流，獨(dú)立的主發(fā)勵(lì)磁斬波器19，按照線性比例關(guān)系放大一級(jí)主發(fā)勵(lì)磁電流，便于機(jī)車快速控制。采用獨(dú)立的輔發(fā)勵(lì)磁控制器14及主發(fā)勵(lì)磁斬波器19實(shí)現(xiàn)了主輔一體化發(fā)電機(jī)17功率的合理控制，同時(shí)控制簡單，響應(yīng)速度快；通用性強(qiáng)，便于其它相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用。
[0071]本發(fā)明實(shí)施例還提供了針對(duì)圖4所示的內(nèi)燃機(jī)車交直電傳動(dòng)系統(tǒng)的勵(lì)磁控制方法，如圖7所示，是本發(fā)明實(shí)施例內(nèi)燃機(jī)車交直電傳動(dòng)系統(tǒng)的勵(lì)磁控制方法的另一種流程圖，所述勵(lì)磁控制方法的輔助發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制方法包括以下步驟:
[0072]步驟S1:實(shí)時(shí)獲取所述輔助發(fā)電機(jī)的輔發(fā)三相電壓和所述柴油機(jī)11的輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率。
[0073]步驟S2:計(jì)算所述輔發(fā)三相電壓與所述轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的比值，得到壓頻比。
[0074]步驟S4:判斷所述輔發(fā)三相電壓是否建立。
[0075]具體地，判斷輔發(fā)三相電壓是否建立的方法可以為:判斷輔助發(fā)電機(jī)輸出的輔發(fā)三相電壓是否大于零，也可以為判斷該輔發(fā)三相電壓是否大于或者等于設(shè)定的電壓值，如果是，則認(rèn)為該輔發(fā)三相電壓已建立。
[0076]步驟S5:如果否，則控制所述切換開關(guān)23處于閉合狀態(tài)，并按照所述壓頻比恒定的原則，對(duì)所述蓄電池21輸出的直流電進(jìn)行直流-直流轉(zhuǎn)換，得到第三直流電，且利用所述第三直流電對(duì)所述輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈20進(jìn)行勵(lì)磁。
[0077]具體地，當(dāng)確定輔助發(fā)電機(jī)輸出的輔發(fā)三相電壓未建立時(shí)，控制切換開關(guān)23處于始終處于閉合狀態(tài)，利用蓄電池21存儲(chǔ)的電能對(duì)輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈20進(jìn)行勵(lì)磁，同時(shí)基于壓頻比等于設(shè)定的常數(shù)的原則調(diào)節(jié)輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電壓/電流，具體調(diào)節(jié)的方法同步驟S3的具體內(nèi)容，在此不再贅述。
[0078]步驟S6:如果是，則控制所述切換開關(guān)23處于斷開狀態(tài)，并按照所述壓頻比恒定的原則，對(duì)所述輔助發(fā)電機(jī)的輔發(fā)三相電壓進(jìn)行整流，得到第五直流電，且利用所述第五直流電對(duì)所述輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈20進(jìn)行勵(lì)磁。
[0079]具體地，當(dāng)確定輔助發(fā)電機(jī)輸出的輔發(fā)三相電壓建立后，控制切換開關(guān)23斷開，利用輔發(fā)三相電壓對(duì)輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈20進(jìn)行勵(lì)磁，同時(shí)基于壓頻比等于設(shè)定的常數(shù)的原則調(diào)節(jié)輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電壓/電流，具體調(diào)節(jié)的方法同步驟S3的具體內(nèi)容，在此不再贅述。
[0080]在本實(shí)施例中，輔發(fā)勵(lì)磁控制器14首先根據(jù)輔發(fā)三相電壓是否建立確定輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電壓/電流的來源，然后按照壓頻比恒定的原則調(diào)節(jié)輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電壓/電流，結(jié)合主發(fā)勵(lì)磁控制器8裝置根據(jù)實(shí)際工況中直流牽引電機(jī)9的功率要求調(diào)節(jié)主發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電壓/電流，實(shí)現(xiàn)了主輔一體化發(fā)電機(jī)17功率的合理控制。
[0081]雖然本發(fā)明所公開的實(shí)施方式如上，但所述的內(nèi)容只是為了便于理解本發(fā)明而采用的實(shí)施方式，并非用以限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明所公開的精神和范圍的前提下，可以在實(shí)施的形式上及細(xì)節(jié)上作任何的修改與變化，但本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種內(nèi)燃機(jī)車交直電傳動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，包括: 主輔一體化發(fā)電機(jī)，包括主發(fā)電機(jī)、與所述主發(fā)電機(jī)同軸設(shè)置的輔助發(fā)電機(jī)和與所述主發(fā)電機(jī)的三相交流電輸出端電連接的主整流器；柴油機(jī)的輸出軸帶動(dòng)均為有刷發(fā)電機(jī)的所述主發(fā)電機(jī)和所述輔助發(fā)電機(jī)同步運(yùn)行，所述主整流器輸出的直流電驅(qū)動(dòng)直流牽引電機(jī)運(yùn)行； 主發(fā)勵(lì)磁裝置，與所述主發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈電連接，以對(duì)所述主發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈進(jìn)行勵(lì)磁；以及 輔發(fā)勵(lì)磁裝置，與所述輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈電連接，以對(duì)所述輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈進(jìn)行勵(lì)磁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)車交直電傳動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述主發(fā)勵(lì)磁裝置包括主發(fā)勵(lì)磁斬波器和主發(fā)勵(lì)磁控制器；所述主發(fā)勵(lì)磁斬波器包括: 整流電路，與所述輔助發(fā)電機(jī)的三相交流電輸出端電連接，以對(duì)所述輔助發(fā)電機(jī)輸出的輔發(fā)三相電壓進(jìn)行整流，得到第一直流電；以及 直流斬波電路，分別與所述整流電路、所述主發(fā)勵(lì)磁控制器和所述主發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈電連接，以根據(jù)所述主發(fā)勵(lì)磁控制器輸出的？麗占空比對(duì)所述第一直流電進(jìn)行直流-直流轉(zhuǎn)換，得到第二直流電，并且利用所述第二直流電對(duì)所述主發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈進(jìn)行勵(lì)磁。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機(jī)車交直電傳動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述直流斬波電路為直流升壓斬波電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的內(nèi)燃機(jī)車交直電傳動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述輔發(fā)勵(lì)磁裝置包括: 蓄電池；以及 輔發(fā)勵(lì)磁控制器，分別與所述蓄電池和所述輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈電連接，以對(duì)所述蓄電池輸出的直流電進(jìn)行直流-直流轉(zhuǎn)換，得到第三直流電，并利用所述第三直流電對(duì)所述輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈進(jìn)行勵(lì)磁。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的內(nèi)燃機(jī)車交直電傳動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述輔發(fā)勵(lì)磁裝置包括: 蓄電池； 切換開關(guān)；以及 輔發(fā)勵(lì)磁控制器，分別與所述輔助發(fā)電機(jī)的三相交流電輸出端和所述輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈電連接，所述輔發(fā)勵(lì)磁控制器還通過所述切換開關(guān)與所述蓄電池電連接； 在所述輔助發(fā)電機(jī)輸出的輔發(fā)三相電壓建立之前，所述切換開關(guān)處于閉合狀態(tài)，所述輔發(fā)勵(lì)磁控制器對(duì)所述蓄電池輸出的直流電進(jìn)行直流-直流轉(zhuǎn)換，得到第三直流電，并利用所述第三直流電對(duì)所述輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈進(jìn)行勵(lì)磁； 在所述輔助發(fā)電機(jī)輸出的輔發(fā)三相電壓建立之后，所述切換開關(guān)處于斷開狀態(tài)，所述輔發(fā)勵(lì)磁控制器對(duì)所述輔助發(fā)電機(jī)輸出的輔發(fā)三相電壓進(jìn)行整流，得到第五直流電，并利用所述第五直流電對(duì)所述輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈進(jìn)行勵(lì)磁。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的內(nèi)燃機(jī)車交直電傳動(dòng)系統(tǒng),其特征在于，所述輔發(fā)勵(lì)磁裝置還包括蓄電池充電機(jī)，所述蓄電池充電機(jī)與所述蓄電池電連接，以向所述蓄電池充電。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃機(jī)車交直電傳動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述蓄電池充電機(jī)還與所述輔助發(fā)電機(jī)的三相交流電輸出端電連接，以對(duì)所述輔助發(fā)電機(jī)輸出的輔發(fā)三相電壓進(jìn)行整流，得到第四直流電，并利用所述第四直流電向所述蓄電池充電。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)車交直電傳動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述輔助發(fā)電機(jī)的三相交流電輸出端還與所述內(nèi)燃機(jī)車的電氣負(fù)載電連接。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求4、6和7任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)車交直電傳動(dòng)系統(tǒng)的勵(lì)磁控制方法，其特征在于，其輔助發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制方法包括: 實(shí)時(shí)獲取所述輔助發(fā)電機(jī)的輔發(fā)三相電壓和所述柴油機(jī)的輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率； 計(jì)算所述輔發(fā)三相電壓與所述轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的比值，得到壓頻比； 所述輔發(fā)勵(lì)磁控制器按照所述壓頻比恒定的原則，對(duì)所述蓄電池輸出的直流電進(jìn)行直流-直流轉(zhuǎn)換，得到第三直流電，并利用所述第三直流電對(duì)所述輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈進(jìn)行勵(lì)磁。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求5至7任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)車交直電傳動(dòng)系統(tǒng)的勵(lì)磁控制方法，其特征在于，其輔助發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制方法包括: 實(shí)時(shí)獲取所述輔助發(fā)電機(jī)的輔發(fā)三相電壓和所述柴油機(jī)的輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率； 計(jì)算所述輔發(fā)三相電壓與所述轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的比值，得到壓頻比； 判斷所述輔發(fā)三相電壓是否建立； 如果否，則控制所述切換開關(guān)處于閉合狀態(tài)，并按照所述壓頻比恒定的原則，對(duì)所述蓄電池輸出的直流電進(jìn)行直流-直流轉(zhuǎn)換，得到第三直流電，且利用所述第三直流電對(duì)所述輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈進(jìn)行勵(lì)磁； 如果是，則控制所述切換開關(guān)處于斷開狀態(tài)，并按照所述壓頻比恒定的原則，對(duì)所述輔助發(fā)電機(jī)的輔發(fā)三相電壓進(jìn)行整流，得到第五直流電，且利用所述第五直流電對(duì)所述輔助發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈進(jìn)行勵(lì)磁。
【文檔編號(hào)】H02P9/38GK104467589SQ201410620074
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月5日
【發(fā)明者】周少云, 班立權(quán), 趙軍偉, 吳柏華, 楊哲, 馮炳 申請人:株洲南車時(shí)代電氣股份有限公司