专利名称：恒功率控制装置及恒功率牵引驱动系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及内燃动车组牵引控制技术，尤其涉及一种恒功率控制装置及恒功率牵引驱动系统。
背景技术：
内燃动车组作为一种现代化轨道交通工具，适用于城间、城郊短途客运，具有较高的经济性和实用性。目前，内燃动车组的牵引驱动系统的驱动方式大多采用的是交直交传动方式。如图I所示。牵引驱动系统包括柴油发电机、整流器16、逆变器17、牵引电机18和牵引控制器21。所述柴油发电机包括发动机14和与所述发动机14输出轴连接的发电机15。所述发电机15的交流电输出端与所述整流器16的交流电输入端连接，所述整流器16的直流电输出端与所述逆变器17的直流电输入端连接，所述逆变器17的交流电输入端与所述牵引电机18的交流电输入端相连。所述牵引控制器21的驱动信号输出端与所述逆变器17的驱动信号输入端连接。其工作过程为发动机14带动发电机15发电，然后通过整流器16将发电机15发出的三相交流电转换为直流电。逆变器17在牵引控制器21的控制下将整流器16输出的直流电转换为三相交流电。逆变器17输出的三相交流电输入至牵引电机18，以使牵引电机18输出相应的牵引动力。牵引驱动系统中发电机、整流器和逆变器中任意一个或多个在受到外界的电磁干扰后均会致使输入牵引电机的电流发生偏差，进而使得牵引电机输出的牵引功率超限，极易导致柴油发电机的发动机熄火、逆变器输入电流过流等故障出现，同时还会对牵引驱动系统中的各电气兀件造成损咅。
实用新型内容本实用新型提供一种恒功率控制装置及恒功率牵引驱动系统，以解决上述问题，使牵引电机输出的功率控制在合理的范围内。本实用新型的一个方面是提供一种恒功率控制装置，包括用于接收输入的功率级位信号的输入单元；用于检测柴油发电机中发动机输出轴的转速，以及整流器输出端的第一电压和第一电流的第一检测单元，其中，所述柴油发电机包括所述发动机及与所述发动机输出轴连接的发电机，所述整流器的电流输入端与所述发电机的电流输出端连接；用于分别根据功率级位信号、发动机输出轴的转速及目标电压的对应关系，功率级位信号、发动机输出轴的转速及目标电流的对应关系，以及功率级位信号、发动机输出轴的转速及整流器输出功率的目标值的对应关系，获取与所述功率级位信号和所述发动机输出轴的转速对应的目标电压、目标电流及整流器输出功率的目标值的第一处理单元；用于根据所述第一电压和所述第一电流，得出所述整流器的第一输出功率，以及分别比较所述第一电压与所述目标电压，所述第一电流值与所述目标电流，和所述第一输出功率与所述整流器输出功率的目标值，得出电压差值、电流差值及第一功率差值的第一计算单元；用于对所述电压差值、电流差值和第一功率差值进行模糊控制处理，生成相应脉冲宽度的脉冲信号，以采用所述脉冲宽度的脉冲信号控制所述发电机的励磁电流，使通过逆变器与所述整流器的电流输出端连接的牵引电机的输出功率不大于预设的最大输出功率的第二处理单元；其中，所述输入单元与所述第一处理单元连接，所述第一处理单元与所述第一计算单元连接，所述第一计算单元与所述第二处理单元连接，所述第一检测单元分别与所述第一处理单元和所述第一计算单元连接。如上所述的恒功率控制装置，还包括用于检测所述逆变器输出端的第二电压和第二电流的第二检测单元，其中，所述逆变器的电流输入端与所述整流器的电流输出端连接；用于根据功率级位信号、发动机输出轴的转速及逆变器输出功率的目标值的对应关系，得出与所述功率级位信号和所述发动机输出轴的转速对应的逆变器输出功率的目标值的第三处理单元；用于根据所述第二电压和所述第二电流，得出所述逆变器的第二输出功率，以及比较所述逆变器输出功率的目标值及所述第二输出功率，得出第二功率差值的第二计算单元;用于对所述第二功率差值进行空间矢量脉宽调制，生成相应脉冲宽度的脉冲驱动信号，以采用所述脉冲宽度的脉冲驱动信号驱动所述逆变器，使与所述逆变器的电流输出端连接的所述牵引电机的输出功率不大于所述预设的最大输出功率的第四处理单元；其中，所述第三处理单元分别与所述输入单元和所述第二计算单元连接，所述第二计算单元与所述第四处理单元连接，所述第二检测单元分别与所述第三处理单元和第二计算单元连接。如上所述的恒功率控制装置，其中，所述第二处理单元包括用于根据预设的模糊控制处理程序，对所述电压差值、电流差值和第一功率差值进行模糊控制处理，确定出调整标准值及相应的比例参数和积分参数的模糊处理器；用于根据所述比例参数和积分参数，对所述调整标准值进行比例积分调节处理，生成相应脉冲宽度的脉冲信号的比例积分调节器；其中，所述模糊处理器与所述第一计算单元连接，所述比例积分调节器与所述模糊处理器连接。如上所述的恒功率控制装置，其中，所述第一检测单元包括用于检测所述柴油发电机中发动机输出轴的转速的转速传感器；用于检测所述整流器输出端的第一电流的第一电流传感器；用于检测所述整流器输出端的第一电压的第一电压传感器；其中，所述转速传感器设置在所述发动机输出轴，所述第一电流传感器和所述第一电压传感器均设置在所述整流器的输出端。如上所述的恒功率控制装置，其中，所述输入单元为操作杆、键盘或触摸屏，所述第一处理单元为处理器。如上所述的恒功率控制装置，其中，所述第一计算单元包括[0029]用于根据所述第一电压和所述第一电流，得出所述整流器的第一输出功率的第一乘法器；用于比较所述第一电压与所述目标电压，得出所述电压差值的第一求解器；用于比较所述第一电流值与所述目标电流，得出所述电流差值的第二求解器；以及用于比较所述第一输出功率与所述整流器输出功率的目标值，得出所述第一功率差值的第二求解器。如上所述的恒功率控制装置，其中，所述第二检测单元包括用于检测所述逆变器输出端的第二电流的第二电流传感器；用于检测所述逆变器输出端的第二电压的第二电压传感器；其中，所述第二电流传感器与所述第二电压传感器均设置在所述逆变器的输出端。如上所述的恒功率控制装置，其中，所述第二计算单元包括用于根据所述第二电压和所述第二电流，得出所述逆变器的第二输出功率的第二乘法器；以及用于比较所述第二输出功率及所述逆变器输出功率的目标值，得出所述第二功率差值的第四求解器。如上所述的恒功率控制装置，其中，所述第三处理单元和所述第四处理单元为处理器。本实用新型的又一个方面是提供一种恒功率牵引驱动系统，包括柴油发电机、整流器、逆变器、牵引电机及恒功率控制装置，其中，所述柴油发电机包括发动机及与所述发动机输入轴连接的发电机；所述整流器的电流输入端与所述发电机的电流输出端连接；所述逆变器的电流输入端与所述整流器的电流输出端连接；所述牵引电机的电流输入端与所述逆变器的电流输出端连接；所述恒功率控制装置为上述的恒功率控制装置，所述恒功率控制装置分别与所述柴油发电机、所述整流器及所述逆变器连接。由上述技术方案可知，本实用新型提供的实施例将整流器输出电压、电流、功率分别与目标电压、目标电流和目标功率之间的差值作为控制变量；然后根据所述控制变量生成相应的脉冲宽度的脉冲信号；最后采用所述脉冲宽度的脉冲调制信号控制所述发电机的励磁电流，以保证与所述发电机连接的整流器输出的直流电严格控制在合理范围内，进而使得通过逆变器与所述整流器连接的牵引电机输出的牵引功率在合理的范围内，避免了现有技术中因牵引电机输出的牵引功率超限而出现的故障，使牵引电机输出的功率控制在合理的范围内。
图I为现有牵引驱动系统的结构示意图；图2为本实用新型提供的恒功率控制装置实施例一的结构示意图；图3为本实用新型提供的恒功率控制方法实施例一的工作流程示意图；[0051]图4为本实用新型提供的恒功率控制装置实施例二的结构示意图；图5为本实用新型提供的恒功率控制方法实施例二的工作流程示意图；图6为本实用新型提供的恒功率控制装置实施例中所述第二处理单元的具体实现的结构示意图；图7为本实用新型提供的恒功率牵引驱动系统实施例一的结构示意图；图8为本实用新型提供的恒功率牵引驱动系统实施例二的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型专利的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型专利实施例中的附图，对本实用新型专利实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。如图2所示，本实用新型提供的恒功率控制装置实施例一的结构示意图。如图中所示，本实施例一所述的恒功率控制装置，包括输入单元I、第一检测单元2、第一处理单元3、第一计算单元4和第二处理单元5。其中，所述输入单元I用于接收输入的功率级位信号。所述第一检测单元2用于检测柴油发电机中发动机输出轴的转速，以及整流器输出端的第一电压和第一电流，其中，所述柴油发电机包括所述发动机及与所述发动机输出轴连接的发电机，所述整流器的电流输入端与所述发电机的电流输出端连接。所述第一处理单元3用于分别根据功率级位信号、发动机输出轴的转速及目标电压的对应关系，功率级位信号、发动机输出轴的转速及目标电流的对应关系，以及功率级位信号、发动机输出轴的转速及整流器输出功率的目标值的对应关系，获取与所述功率级位信号和所述发动机输出轴的转速对应的目标电压、目标电流及整流器输出功率的目标值。所述第一计算单元4用于根据所述第一电压和所述第一电流，得出所述整流器的第一输出功率，以及分别比较所述第一电压与所述目标电压，所述第一电流值与所述目标电流，和所述第一输出功率与所述整流器输出功率的目标值，得出电压差值、电流差值及第一功率差值。所述第二处理单元5用于对所述电压差值、电流差值和第一功率差值进行模糊控制处理，生成相应脉冲宽度的脉冲信号，以采用所述脉冲宽度的脉冲信号控制所述发电机的励磁电流，使通过逆变器与所述整流器的电流输出端连接的牵引电机的输出功率不大于预设的最大输出功率。如图2中所示，所述输入单元I与所述第一处理单元3连接，所述第一处理单元3与所述第一计算单元4连接，所述第一计算单元4与所述第二处理单元5连接，所述第一检测单元2分别与所述第一处理单元3和所述第一计算单元4连接。本实施例根据实时检测到的柴油发电机中发动机输出轴的转速，以及整流器输出的电压值和电流值，控制牵引驱动系统的输出功率在合理的范围内。本实施例实现了对牵引驱动系统的恒功率控制，避免了现有技术中因牵引电机输出的牵引功率超限而出现的故障，使牵引电机输出的功率控制在合理的范围内。另外，本实施例通过实时的检测发动机输出轴的转速以及整流器的电流和电压输出值，及时的调整牵引驱动系统中发动机的励磁电流，以使牵引电机及时的调整牵引功率的输出，有效的提高了牵引驱动系统的动态响应性倉泛。[0059]本实施例一所述的恒功率控制装置的工作过程，如图3所示，包括步骤101、接收输入的功率级位信号。其中，所述功率级位信号具体为电压信号。牵引驱动系统的功率级位可分为多个，供司机驾驶时选择。所述功率级位信号可通过机车驾驶室内的操控杆、输入键或触摸屏等进行输入。步骤102、检测柴油发电机中发动机输出轴的转速，以及整流器输出端的第一电压和第一电流，其中，所述柴油发电机包括所述发动机及与所述发动机输入轴连接的发电机，所述整流器的电流输入端与所述发电机的电流输出端连接。其中，所述柴油发电机中发动机输出轴的转速可通过设置在所述发动机输出轴处的转速传感器检测出。所述转速传感器可以具体是转速测量仪、电磁传感器、霍尔传感器或光电传感器等等。所述整流器输出端的电流和电压值的检测可采用电流传感器和电压传感器实现。步骤103、分别根据功率级位信号、发动机输出轴的转速及目标电压的对应关系，功率级位信号、发动机输出轴的转速及目标电流的对应关系，以及功率级位信号、发动机输出轴的转速及整流器输出功率的目标值的对应关系，获取与所述功率级位信号和所述发动机输出轴的转速对应的目标电压、目标电流及整流器输出功率的目标值。其中，所述功率级位信号、发动机输出轴的转速及目标电压的对应关系，所述功率级位信号、发动机输出轴的转速及目标电流的对应关系，以及所述功率级位信号、发动机输出轴的转速及整流器输出功率的目标值的对应关系，均可通过测试实验的结果人工设置获得。上述各对应关系可以以列表的方式预先存储在存储器中。当接收到司机输入的功率级位信号，并接收到转速传感器检测到的当前发动机输出的转速后，查询各对应关系列表，以获得在所述功率级位信号及发动机输出的转速情况下的目标电压、目标电流及整流器输出功率的目标值。步骤104、根据所述第一电压和所述第一电流，得出所述整流器的第一输出功率。具体地，本步骤可采用乘法器来实现。即所述乘法器将所述第一电压和所述第一电流进行乘积计算，输出计算后得出的所述整流器的第一输出功率。步骤105、分别比较所述第一电压与所述目标电压，所述第一电流值与所述目标电流，以及所述第一输出功率与所述整流器输出功率的目标值，得出电压差值、电流差值及第一功率差值。具体的，上述步骤105中所述电压差值、电流差值和第一功率差值可分别通过三个求解器计算得出。其中，所述的三个求解器可并行的进行减法计算，以得出所述第一电压与所述目标电压的电压差值，所述第一电流值与所述目标电流的电流差值，以及所述第一功率差值与所述整流器输出功率的目标值的第一功率差值。步骤106、对所述电压差值、电流差值和第一功率差值进行模糊控制处理，生成相应脉冲宽度的脉冲信号，以采用所述脉冲宽度的脉冲信号控制所述发电机的励磁电流，使通过逆变器与所述整流器的电流输出端连接的牵引电机的输出功率不大于预设的最大输出功率。具体地，根据预设的模糊控制处理程序，对所述电压差值、电流差值和第一功率差值进行模糊控制处理，确定出调整标准值及相应的比例参数和积分参数。然后，根据所述比例参数和积分参数，对所述调整标准值进行比例积分调节处理，生成相应脉冲宽度的脉冲信号。通过所述模糊控制处理可实现根据不同输入变量得出不同的比例参数P和积分参数I，以使积分调节处理结果更精确，较传统的比例积分调节只能采用固定的比例参数P和积分参数I对输入变量进行比例积分调节，比例积分调节性能更好。其中，所述调整标准值可以是所述电压差值、电流差值和第一功率差值中最小的值，也可以是其他的基于所述电压差值、电流差值和第一功率差值计算得出的数值。所述调整标准值确定的目的是将所述整流器输出的直流电的电压严格控制在设定的范围内，例如，550疒900V，以限制通过逆变器与所述整流器的电流输出端连接的牵引电机的输出功率在合理的范围内。在本步骤生成的脉冲宽度的脉冲信号的控制下，所述发电机的励磁驱动器输出相应的励磁电流，以使所述发电机输出相应的交流电，进而使得所述整流器输出端的直流电的电压，即中间电压，严格控制在预设的波动范围内，其中，所述预设波动范围具体可以为55(T900V。那么与所述整流器的直流电输出端相连的逆变器输出的交流电也会被控制在预定的范围内，进而与所述逆变器的交流电输出端相连的牵引电机的输出功率也就不会大于预设的最大输出功率。所述预设的最大输出功率可以是牵引电机的额定功率，也可根据实际情况选择额定功率以下任意的一个值。具体地，上述实施例中所述输入单元可以是按键、触摸屏或操控杆。如图7和图8所示，所述第一检测单元可以是包括转速传感器201、第一电流传感器202和第一电压传感器203。其中，所述转速传感器201用于检测所述柴油发电机中发动机输出轴的转速。所述第一电流传感器202用于检测所述整流器输出端的第一电流。所述第一电压传感器203用于检测所述整流器输出端的第一电压。所述转速传感器201设置在所述发动机输出轴。所述第一电流传感器202和所述第一电压传感器203均设置在所述整流器的输出端。所述第一计算单元包括第一乘法器401、第一求解器402、第二求解器403及第三求解器404。其中，所述第一乘法器401用于根据所述第一电压和所述第一电流，得出所述整流器的第一输出功率。所述第一求解器402用于比较所述第一电压与所述目标电压，得出所述电压差值。第二求解器403用于比较所述第一电流值与所述目标电流，得出所述电流差值。第三求解器404用于比较所述目标功率与所述第一输出功率，得出所述第一功率差值。所述第一处理单元可采用具有数据处理能力的处理器。如图4所示，本实用新型提供的恒功率控制装置实施例二的结构示意图。本实施例二所述的恒功率控制装置，除包括上述实施例一中所述的各单元外，还包括第二检测单元6、第三处理单元7、第二计算单元8和第四处理单元9。其中，所述第二检测单元6用于检测所述逆变器输出端的第二电压和第二电流，所述逆变器的电流输入端与所述整流器的电流输出端连接，所述牵引电机的电流输入端与所述逆变器的电流输出端连接。所述第三处理单元7用于根据功率级位信号、发动机输出轴的转速及逆变器输出功率的目标值的对应关系，得出与所述功率级位信号和所述发动机输出轴的转速对应的逆变器输出功率的目标值。所述第二计算单元8用于根据所述第二电压和所述第二电流，得出所述逆变器的第二输出功率，以及比较所述逆变器输出功率的目标值及所述第二输出功率，得出第二功率差值。所述第四处理单元9用于对所述第二功率差值进行空间矢量脉宽调制，生成相应脉冲宽度的脉冲驱动信号，以采用所述脉冲宽度的脉冲驱动信号驱动所述逆变器，使所述牵引电机的输出功率不大于所述预设的最大输出功率。如图4中所示，所述第三处理单元7分别与所述输入单元I和所述第二计算单元8连接，所述第二计算单元8与所述第四处理单元9连接，所述第二检测单元6分别与所述第三处理单元7和第二计算单元8连接。在上述实施例一的基础上，本实施例二又通过对所述逆变器输出电流和电压的检测来实时对所述逆变器输出的交流电进行控制，以进一步控制与所述逆变器的交流电输出端连接的牵引电机的输出功率，且进一步地提高了牵引驱动系统的动态响应性能。本实施例二所述的恒功率控制装置的工作过程除包括上述步骤101至106所述的过程外，如图5所示，还包括如下步骤步骤107、检测所述逆变器输出端的第二电压和第二电流，其中，所述逆变器的电流输入端与所述整流器的电流输出端连接，所述牵引电机的电流输入端与所述逆变器的电流输入端连接。同样地，所述逆变器输出端的第二电压和第二电流的检测也可采用电压传感器和电流传感器来实现。所述电压传感器和电流传感器实时采集所述逆变器输出的电压和电流。步骤108、根据功率级位信号、发动机输出轴的转速及逆变器输出功率的目标值的对应关系，得出与所述功率级位信号和所述发动机输出轴的转速对应的逆变器输出功率的目标值。其中，所述功率级位信号、发动机输出轴的转速及逆变器输出功率的目标值的对应关系，可通过测试实验的测试结果人工设置获得。所述功率级位信号、发动机输出轴的转速及逆变器输出功率的目标值的对应关系可以以列表的方式预先存储在存储器中。当接收到所述功率级位信号及发动机输出轴的转速后，查询存储器中的相应列表，即功率级位信号、发动机输出轴的转速及逆变器输出功率的目标值的对应关系列表，以获得逆变器输出功率的目标值。步骤109、根据所述第二电压和所述第二电流，得出第二输出功率。具体地，本步骤可采用乘法器来实现。即所述乘法器将所述第二电压值和所述第二电流值进行乘积计算，得出所述逆变器的第二输出功率。步骤110、比较所述逆变器输出功率的目标值及所述第二输出功率，得出第二功率差值。具体地，本步骤可采用求解器来实现。即所述求解器将所述逆变器输出功率的目标值与所述第二输出功率进行减法计算，得出第二功率差值。步骤111、对所述第二功率差值进行空间矢量脉宽调制(Space Vector PulseWidth Modulation，简称SVPWM)，生成相应的脉冲宽度的脉冲驱动信号，以采用所述脉冲宽度的脉冲驱动信号驱动所述逆变器，使所述牵引电机的输出功率不大于所述预设的最大输出功率。具体地，如图8所示，上述实施例二中所述第二检测单元包括第二电流传感器601和第二电压传感器602，所述第二电流传感器601用于检测所述逆变器的输出电流，所述第二电压传感器602用于检测所述逆变器的输出电压。所述第二电流传感器601与所述第二电压传感器602均设置在所述逆变器的输出端。所述第二计算单元包括第二乘法器801和第四求解器802。其中所述第二乘法器801用于根据所述第二电压和所述第二电流，得出所述逆变器的第二输出功率。所述第四求解器802用于比较所述逆变器输出功率的目标值及所述第二输出功率，得出第二功率差值。所述第三处理单元和所述第四处理单元可采用具有数据处理能力的处理器。上述实施例中所述的第二处理单元可采用如图6所示结构来实现。具体地，所述第二处理单元包括模糊处理器501和比例积分调节器502。其中，所述模糊处理器501用于根据预设的模糊控制处理程序，对所述电压差值、电流差值和第一功率差值进行模糊控制处理，确定出调整标准值及相应的比例参数和积分参数。所述调整标准值可以是所述电压差值、电流差值和第一功率差值中最小的值，也可以是其他的基于所述电压差值、电流差值和第一功率差值计算得出的数值。所述调整标准值确定的目的是将所述整流器输出的直流电的电压严格控制在设定的范围内，例如，550V、00V，以限制牵引驱动系统的工作功率在合理的范围内。所述比例积分调节器502用于根据所述比例参数和积分参数，对所述调整标准值进行比例积分调节处理，生成相应脉冲宽度的脉冲信号。本实施例所述模糊控制器可实现根据接收到的输入变量的不同得出不同的比例参数P和积分参数I，以使积分调节处理结果更精确，较传统的比例积分调节器只能采用固定的比例参数P和积分参数I对输入变量进行比例积分调节，本实施例的比例积分调节性能更好。如图7和图8中所示，本实用新型提供的恒功率牵引驱动系统系统实施例一和实施二的结构示意图。如图7和图8所示,本实用新型实施例所述的交流传动内燃动车组恒功率控制系统包括柴油发电机、整流器16、逆变器17、牵引电机18及恒功率控制装置。其中，所述柴油发电机包括发动机14及与所述发动机14输入轴连接的发电机15。所述整流器16的电流输入端与所述发电机15的电流输出端连接。所述逆变器17的电流输入端与所述整流器16的电流输出端连接。所述牵引电机18的电流输入端与所述逆变器17的电流输出端连接。所述恒功率控制装置分别与所述柴油发电机、所述整流器16、及所述逆变器17连接。所述恒功率控制装置可采用上述各实施例中任一实施例所述的恒功率控制装置。所述恒功率控制装置的工作原理同上述恒功率控制装置各实施例所述的内容。具体地，如图7所示，所述恒功率牵引驱动系统实施例一中的所述恒功率控制装置包括输入单元I、第一检测单元、第一处理单元3、第一计算单元4和第二处理单元5。其中，所述第二处理单元5包括模糊处理器501和比例积分调节器502。第一检测单元包括转速传感器201、第一电流传感器202和第一电压传感器203。第一计算单兀4包括第一乘法器401、第一求解器402、第二求解器403及第三求解器404。上述各单元的工作原理同上述恒功率控制装置实施例一中所述的内容，此处不再赘述。如图8所示，所述恒功率牵引驱动系统实施例二中的所述恒功率控制装置包括:输入单元I、第一检测单元、第一处理单元3、第一计算单元4、第二处理单元5、第二检测单元、第三处理单元7、第二计算单元8和第四处理单元9。其中，所述第一检测单元包括转速传感器201、第一电流传感器202和第一电压传感器203。所述第一计算单元4包括第一乘法器401、第一求解器402、第二求解器403及第三求解器404。所述第二检测单元包括第二电流传感器601和第二电压传感器602。所述第二计算单元8包括第二乘法器801和第四求解器802。上述各单元的工作原理同上述恒功率控制装置实施例二中所述的内容，此处不再赘述。本实用新型提供的实施例根据实时检测到的柴油发电机中发动机输出轴的转速，以及整流器输出的电压值和电流值，控制牵引驱动系统的输出功率在合理的范围内。本实施例实现了对牵引驱动系统的恒功率控制，避免了现有技术中因牵引电机输出的牵引功率超限而出现的故障，使牵引电机输出的功率控制在合理的范围内。另外，本实用新型提供的实施例通过实时的检测发动机输出轴的转速以及整流器的电流和电压输出值，及时的调整牵引驱动系统中发动机的励磁电流，以使牵引电机及时的调整牵引功率的输出，有效的提闻了牵引驱动系统的动态响应性能。最后应说明的是以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
权利要求1.一种恒功率控制装置，其特征在于，包括用于接收输入的功率级位信号的输入单元；用于检测柴油发电机中发动机输出轴的转速，以及整流器输出端的第一电压和第一电流的第一检测单元，其中，所述柴油发电机包括所述发动机及与所述发动机输出轴连接的发电机，所述整流器的电流输入端与所述发电机的电流输出端连接；用于分别根据功率级位信号、发动机输出轴的转速及目标电压的对应关系，功率级位信号、发动机输出轴的转速及目标电流的对应关系，以及功率级位信号、发动机输出轴的转速及整流器输出功率的目标值的对应关系，获取与所述功率级位信号和所述发动机输出轴的转速对应的目标电压、目标电流及整流器输出功率的目标值的第一处理单元；用于根据所述第一电压和所述第一电流，得出所述整流器的第一输出功率，以及分别比较所述第一电压与所述目标电压，所述第一电流值与所述目标电流，和所述第一输出功率与所述整流器输出功率的目标值，得出电压差值、电流差值及第一功率差值的第一计算单元；用于对所述电压差值、电流差值和第一功率差值进行模糊控制处理，生成相应脉冲宽度的脉冲信号，以采用所述脉冲宽度的脉冲信号控制所述发电机的励磁电流，使通过逆变器与所述整流器的电流输出端连接的牵引电机的输出功率不大于预设的最大输出功率的第二处理单元；其中，所述输入单元与所述第一处理单元连接，所述第一处理单元与所述第一计算单元连接，所述第一计算单元与所述第二处理单元连接，所述第一检测单元分别与所述第一处理单元和所述第一计算单元连接。
2.根据权利要求I所述的恒功率控制装置，其特征在于，还包括用于检测所述逆变器输出端的第二电压和第二电流的第二检测单元，其中，所述逆变器的电流输入端与所述整流器的电流输出端连接；用于根据功率级位信号、发动机输出轴的转速及逆变器输出功率的目标值的对应关系，得出与所述功率级位信号和所述发动机输出轴的转速对应的逆变器输出功率的目标值的第三处理单元；用于根据所述第二电压和所述第二电流，得出所述逆变器的第二输出功率，以及比较所述逆变器输出功率的目标值及所述第二输出功率，得出第二功率差值的第二计算单元；用于对所述第二功率差值进行空间矢量脉宽调制，生成相应脉冲宽度的脉冲驱动信号，以采用所述脉冲宽度的脉冲驱动信号驱动所述逆变器，使与所述逆变器的电流输出端连接的所述牵引电机的输出功率不大于所述预设的最大输出功率的第四处理单元；其中，所述第三处理单元分别与所述输入单元和所述第二计算单元连接，所述第二计算单元与所述第四处理单元连接，所述第二检测单元分别与所述第三处理单元和第二计算单元连接。
3.根据权利要求I或2所述的恒功率控制装置，其特征在于，所述第二处理单元包括用于根据预设的模糊控制处理程序，对所述电压差值、电流差值和第一功率差值进行模糊控制处理，确定出调整标准值及相应的比例参数和积分参数的模糊处理器；用于根据所述比例参数和积分参数，对所述调整标准值进行比例积分调节处理，生成相应脉冲宽度的脉冲信号的比例积分调节器；其中，所述模糊处理器与所述第一计算单元连接，所述比例积分调节器与所述模糊处理器连接。
4.根据权利要求I所述的恒功率控制装置，其特征在于，所述第一检测单元包括用于检测所述柴油发电机中发动机输出轴的转速的转速传感器；用于检测所述整流器输出端的第一电流的第一电流传感器；用于检测所述整流器输出端的第一电压的第一电压传感器；其中，所述转速传感器设置在所述发动机输出轴，所述第一电流传感器和所述第一电压传感器均设置在所述整流器的输出端。
5.根据权利要求I所述的恒功率控制装置，其特征在于，所述输入单元为操作杆、键盘或触摸屏，所述第一处理单元为处理器。
6.根据权利要求I所述的恒功率控制装置，其特征在于，所述第一计算单元包括用于根据所述第一电压和所述第一电流，得出所述整流器的第一输出功率的第一乘法器；用于比较所述第一电压与所述目标电压，得出所述电压差值的第一求解器；用于比较所述第一电流值与所述目标电流，得出所述电流差值的第二求解器；用于比较所述第一输出功率与所述整流器输出功率的目标值，得出所述第一功率差值的第三求解器。
7.根据权利要求2所述的恒功率控制装置，其特征在于，所述第二检测单元包括用于检测所述逆变器输出端的第二电流的第二电流传感器；用于检测所述逆变器输出端的第二电压的第二电压传感器；其中，所述第二电流传感器与所述第二电压传感器均设置在所述逆变器的输出端。
8.根据权利要求2所述的恒功率控制装置，其特征在于，所述第二计算单元包括用于根据所述第二电压和所述第二电流，得出所述逆变器的第二输出功率的第二乘法器；用于比较所述第二输出功率及所述逆变器输出功率的目标值，得出所述第二功率差值的第四求解器。
9.根据权利要求2所述的恒功率控制装置，其特征在于，所述第三处理单元和所述第四处理单元为处理器。
10.一种恒功率牵引驱动系统，其特征在于，包括柴油发电机、整流器、逆变器、牵引电机及恒功率控制装置，其中，所述柴油发电机包括发动机及与所述发动机输入轴连接的发电机；所述整流器的电流输入端与所述发电机的电流输出端连接；所述逆变器的电流输入端与所述整流器的电流输出端连接；所述牵引电机的电流输入端与所述逆变器的电流输出端连接；所述恒功率控制装置为上述权利要求I至9中任一所述的恒功率控制装置，所述恒功率控制装置分别与所述柴油发电机、所述整流器及所述逆变器连接。
专利摘要本实用新型实施例提供一种恒功率控制装置及恒功率牵引驱动系统。本实用新型提供的实施例将整流器输出电压、电流、功率分别与目标电压、目标电流和目标功率之间的差值作为控制变量；然后根据所述控制变量生成相应的脉冲宽度的脉冲信号；最后采用所述脉冲宽度的脉冲调制信号控制所述发电机的励磁电流，以保证与所述发电机连接的整流器输出的直流电严格控制在合理范围内，进而使得通过逆变器与所述整流器连接的牵引电机输出的牵引功率在合理的范围内，避免了现有技术中因牵引电机输出的牵引功率超限而出现的故障，使牵引电机输出的功率控制在合理的范围内。
文档编号H02P25/30GK202772833SQ20122039654
公开日2013年3月6日 申请日期2012年8月6日 优先权日2012年8月6日
发明者于跃, 姜悦礼, 韩红彬 申请人:中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心