一种电力机车自走行装置制造方法
【专利摘要】本申请公开了一种电力机车自走行装置，该装置包括机车蓄电池、功率模块和单片机控制模块，其中机车蓄电池与电力机车控制回路连接，功率模块包括高频开关电源和主变流器（CI），单片机控制模块用于控制功率模块的输出，所述高频开关电源将直流96V转换为直流600V，主变流器（CI）将获得的直流600V逆变，驱动牵引电机。所述装置的优点是在机车无接触网外电源的情况下依靠自身动力走行，可提高机车整备、检修周转效率，节能环保。
【专利说明】一种电力机车自走行装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种铁路机车技术，尤其涉及一种电力机车自走行装置。
【背景技术】
[0002]交流大功率电力机车的电传动系统为交直交传动，采用IGBT变流机组驱动1250KW大扭矩异步交流电机，主变频器库内调试电压为直流600V，机车在无接触网的情况下不具备自走行功能。一般的机车机务段未配置大功率直流600V电源装置，有的机务段虽然配置了大功率直流600V电源装置，由于直流600V电压远高于安全电压，不能采用传统的牵车形式将机车牵车入库，仅能作为机车检修时调试和在检修库内移动使用。因此，带来了电力机车无法牵车入库的问题。目前，一般采用调车机顶送机车的方法，实现机车入库，这就存在调车作业安全风险，且占用调车组和调车机资源，流程复杂，直接影响机车检修，成为制约机车检修效率，缩短机车检修停时的瓶颈问题。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的是克服现有技术的上述缺陷，提供一种电力机车自走行装置，该装置包括机车蓄电池，功率模块I和单片机控制模块2，其中机车蓄电池与电力机车控制回路连接，功率模块I包括高频开关电源3和主变流器(Cl)，单片机控制模块2用于控制功率模块的输出，所述高频开关电源3将直流96V转换为直流600V，主变流器(Cl)将获得的直流600V逆变，驱动牵引电机。
[0004]进一步地，所述的机车蓄电池将直流96V电源通过蓄电池充电插头连接至功率模块I。
[0005]进一步地，所述的功率模块I输出的直流600V通过机车库用开关与机车电路连接。
[0006]进一步地，所述的功率模块I和单片机控制模块2安装在同一箱体内，该箱体固定在机车电器间内或使用磁力安装座固定在机车外侧车体上。
[0007]进一步地，所述高频开关电源3由PWM控制器、电子开关电路、高频变压器、整流滤波电路和保护电路组成。
[0008]进一步地，所述单片机控制模块2包括微控制单元4，该单元用于系统编程，达到检测和控制目的。
[0009]进一步地，所述单片机控制模块2还包括保护逻辑单元5 (BHLJ):该单元用于保证机车自走行时有足够的风压用以制动，又限制机车只能在受电弓降弓状态下，方可进行自走行。
[0010]进一步地，所述单片机控制模块2还包括LED灯6，该灯为矩形汉字覆膜灯。
[0011]所述电力机车自走行装置的技术原理和作用如下(参见图3)。
[0012]KM1、KM2为输出接触器，其闭合与断开受单片机控制模块的控制。当KM1、KM2断开时，装置从机车电路中切除，实现装置与机车电路间的物理隔离，防止装置在待机时对机车电路造成的影响。当需要进行自走行时，将KMl或KM2闭合，装置接入机车电路。
[0013]保护逻辑单元5 (BHLJ):电路是对机车库用开关的联锁线、风压开关联锁线进行判断，如果风压过低后或库用开关没有转换，则本系统不能工作，即保证机车自走行有足够的风压用以制动，又保证受电弓在降弓状态下，方可进行自走行。
[0014]高频开关电源3:主要作用是把机车的蓄电池96V的直流电变为600V的直流电源。其主要由PWM控制器、电子开关电路、高频变压器、整流滤波电路、保护电路等组成。工作原理为:96V直流电经稳压滤波后变为600V直流电，在400V — 600V的电压范围内保持性能，电压控制采用慢给定技术，工作电压从O缓慢增加，要完成输出电压的逐步升压给定；当电压达到630V时，进入钳位，电压不再上升。如绝缘较低、输出电流过大时，电流控制进入钳位，按照设计的曲线，逐步降低电压。通过对于电压/电流的控制，完成功率输出。
[0015]MCU (微控制单元)4:使用性价比较高的STC51系列，其芯片功耗小，抗干扰力强，并可进行系统编程，通过软件编程达到控制与测量的目的。
[0016]LED灯6:使用矩形汉字覆膜灯，其亮度高、稳定性好。汉字覆膜显示。便于操作者的使用，观察直观。
[0017]功率模块I和单片机控制模块2放置在同一箱体内，可固定在机车电器间内车体上，也可使用磁力安装座，固定在机车外侧车体上。所述的功率模块I与机车蓄电池的电连接和与机车电路的电连接也固定在电力机车上。
[0018]本实用新型电力机车自走行装置的各个部件均选用工业级元件。元件选型时保留50%以上的容量系数。
[0019]主要技术参数
[0020]1、电源电压:DC92V ?127V
[0021]2、开关量控制输入:DC77V?127V
[0022]3、输出电压:DC400—600V
[0023]4、输出功率:18KW。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1本实用新型电力机车自走行装置的蓄电池的工作原理图。
[0025]图2本实用新型电力机车自走行装置的工作曲线图。
[0026]图3本实用新型电力机车自走行装置的工作原理框图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图，以HXD3/C型电力机车为例对本实用新型进行详细说明。
[0028]HXD3/C型电力机车以蓄电池为电源，通过主变流器(Cl)驱动牵引电机转动，产生牵引力，在无25KV接触网的线路上或机车检修库内低速自行走，用于短距离调车和出入机车检修库。
[0029]1、DC600V电压的获得
[0030]HXD3/C型电力机车控制回路装有蓄电池(容量170AH)，当机车正常工作时，蓄电池处于充电状态，机车降弓后，蓄电池内储存有电能，电压为DC96V。利用高频开关电源，对蓄电池DC96V进行升压-逆变-整流，获得DC600V电源。[0031]2、牵引电机的驱动和机车速度控制
[0032]HXD3/C型电力机车主变流器(Cl)设置有库用位，主变流器(Cl)在库用位工作时，中间电压为DC600V，机车走行速度为1KM/H恒速。将DC600V电压连接至主变流器(Cl)中间电压，在库用位，即可驱动第2或第5牵引电机旋转，机车以1KM/H恒速走行。
[0033]3、技术要点
[0034](I)从图1可以看出，主变流器(Cl)的DC600V工作电压自系统中获得，通过主变流器逆变，驱动牵引电机，且最低电压不小于DC350V。为了控制系统的输出电压在DC600V-DC350V范围内，系统内部装有电压/电流测量环节。
[0035]从图2的特定曲线来看，在输出电流小于30A时，输出电压范围为DC600V-DC350V，以满足主变流器工作，此时，系统在限流区工作，并可自动停止电压输出，以保护蓄电池。
[0036](2)输出电压慢给定技术
[0037]在系统工作时，需在主变流器(Cl)工作前，向主变流器(Cl)的续流电容进行预充电，如果先给定600V电压，在主变流器(Cl)的续流电容严重亏电或主变流器(Cl)绝缘低的情况下，会产生很大的冲击电流，造成系统故障或蓄电池过渡放电。本实用新型重用电压慢给定技术，输出电压从OV缓慢增加至600V，防止了冲击电流的产生。同时，主变流器(Cl)的续流电容充电完毕后启动时，也采用输出慢给定技术，牵引电机在转动初期不会产生很大电流。
[0038](3)使用单片机控制系统输出
[0039]本实用新型使用单片机控制DC600V输出和LED灯汉字显示、具有较好的人机界面和安全保护。
[0040]设计的主要功能有:
[0041]A、DC600V输出逻辑控制；
[0042]B、LED灯汉字显示。
[0043]通过性能试验和实车试验，本实用新型电力机车装置状态良好，性能可靠，质量稳定。通过限流控制平缓、输出电压慢给定、单片机控制等技术手段的应用，增加输出的稳定性和操作安全性，具有较好的人机界面。
【权利要求】
1.一种电力机车自走行装置，该装置包括机车蓄电池，功率模块(I)和单片机控制模块(2)，其中机车蓄电池与电力机车控制回路连接，功率模块(I)包括高频开关电源(3)和主变流器(Cl)，单片机控制模块(2)用于控制功率模块的输出，所述高频开关电源(3)将直流96V转换为直流600V，主变流器(Cl)将获得的直流600V逆变，驱动牵引电机。
2.如权利要求1所述的一种电力机车自走行装置，其特征在于，所述的机车蓄电池将直流96V电源通过蓄电池充电插头连接至功率模块(I)。
3.如权利要求1所述的一种电力机车自走行装置，其特征在于，所述的功率模块(I)输出的直流600V通过机车库用开关与机车电路连接。
4.如权利要求1所述的一种电力机车自走行装置，其特征在于，所述的功率模块(I)和单片机控制模块(2)安装在同一箱体内，该箱体固定在机车电器间内或使用磁力安装座固定在机车外侧车体上。
5.如权利要求1所述的一种电力机车自走行装置，其特征在于，所述高频开关电源(3)由PWM控制器、电子开关电路、高频变压器、整流滤波电路和保护电路组成。
6.如权利要求1所述的一种电力机车自走行装置，其特征在于，所述单片机控制模块(2 )包括微控制单元(4 )，该单元用于系统编程，达到检测和控制目的。
7.如权利要求1所述的一种电力机车自走行装置，其特征在于，所述单片机控制模块(2)还包括保护逻辑单元(5)，该单元用于保证机车自走行时有足够的风压用以制动，又限制机车只能在受电弓降弓状态下，方可进行自走行。
8.如权利要求1所述的一种电力机车自走行装置，其特征在于，所述单片机控制模块(2 )还包括LED灯(6 )，该灯为矩形汉字覆膜灯。
【文档编号】B60L11/18GK203427633SQ201320554644
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年9月9日 优先权日:2013年9月9日
【发明者】安永琳 申请人:山西智济电子科技有限公司