一种内燃机车发电机快速起励控制方法与流程

本发明是应用于不同型号和处于不同初始状态下发电机的一种快速起励控制方法。

背景技术：

在内燃机车中，动力源由柴油发电机组提供,发电机输出给整流逆变单元,逆变器输出控制电动机旋转,推动机车运行。发电机一般分为有刷和无刷两种，有刷发电机一般是直接励磁，励磁速度比较快，对于中间电压的平稳控制很有好处。另外一种无刷发电机的励磁控制，内部经过放大，相当于集成了两个发电机，所需励磁控制电流小，励磁响应相对较慢。

内燃机车柴油机起机后，当控制蓄电池投入预励磁后，每台车发电机建立的电压及维持的时间都不同，甚至一台车在不同的时间内发电机建立的电压以及维持的时间也不同。这就导致不同时刻不同工况下从起励到发电压稳定建立的初始状态是不一样的。

目前常用调节起励方法主要由以下两种：

第一种，设定初值，然后再进行pid闭环调节，让发电机电压达到目标值。这种方法在某些时刻可以得到好的电压起励波形，但随着工况转变，例如长时间停机后的起机过程，或者通过显示屏切除并投入励磁过程，由于发电机剩磁、温度变化引起励磁绕组阻值等参数变化，起励的辅发电压波形需要长时间才能建立和稳定。

第二种，在预励磁建立的辅发电压达到一定值或者建立时间超过某段时间后给一段固定时间的强励(发电机强励则是给发电机一个励磁电流，该电流比稳定运行时的正常励磁电流值要大，使发电机输出电压迅速达到目标电压的一种励磁调节手段)，然后再pid闭环调节，让辅发电压达到目标值。这种方法同第一种方法一样，可以在某些时刻可以得到好的电压起励波形，但随着工况转变，例如长时间停机后的起机过程，或者通过显示屏切除并投入励磁过程，甚至不同发电机，由于发电机剩磁、温度变化引起励磁绕组阻值等参数变化，这样就会出现起励过慢并且出现超调现象，并不能适用于所有发电机的状态。

因此，不同型号的发电机和处于不同初始状态下的发电机电压建立的起励过程存在调节过慢及超调问题，辅发电压如何能快速建立和稳定，以及如何提高整车性能成为业内需待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于：解决不同型号和处于不同初始状态下的发电机电压建立的起励过程调节过慢以及超调问题，使辅发电压能快速建立和稳定，以提高整车性能。

一种内燃机车发电机快速起励控制方法：包括以下步骤：

一、根据发电机反馈电压与目标电压的比值k分多个起励阶段按照相应的励磁输出占空比d对发电机进行强励；

二、当所述电机反馈电压与目标电压的比值大于或等于目标值时，对发电机输出电压进行闭环调节，直至发电机输出电压达到设定的目标电压范围内。

将发电机的强励过程分根据发电机反馈电压与目标电压的比值分成多个阶段，能够分阶段进行强励，按照不同阶段分配强励大小，发电机电压的反馈值逐渐接近目标值的同时，强励程度逐渐减小，从而解决发电机起励过慢或超调问题，使起励过程快速平稳。

所述的内燃机车发电机快速起励控制方法，其中：所述发电机反馈电压与目标电压的比值k随着起励过程逐渐增大，所述励磁输出占空比随着起励过程逐渐减小。

所述的内燃机车发电机快速起励控制方法，其中：所述电机反馈电压与目标电压的比值的目标值为0.9。

所述的内燃机车发电机快速起励控制方法，其中：当发电机反馈电压达到目标电压时，发电机的励磁输出占空比d＜50％。

所述的内燃机车发电机快速起励控制方法，其中：所述起励阶段不少于三个阶段。

所述的内燃机车发电机快速起励控制方法，其中：所述起励阶段为五个阶段，所述的五个阶段包括：

第一阶段：当发电机反馈电压与目标电压的比值k＜0.5时，按照90％的励磁输出占空比对发电机进行强励，使辅发电压快速提升；

第二阶段：当发电机反馈电压与目标电压的比值0.5≤k＜0.6时，按照80％的励磁输出占空对发电机进行强励；

第三阶段：当发电机反馈电压与目标电压的比值0.6≤k＜0.7时，按照70％的励磁输出占空对发电机进行强励；

第四阶段：当发电机反馈电压与目标电压的比值0.7≤k＜0.8时，按照60％的励磁输出占空对发电机进行强励；

第五阶段：当发电机反馈电压与目标电压的比值0.8≤k＜0.9时，按照50％的励磁输出占空对发电机进行强励。

所述的内燃机车发电机快速起励控制方法，其中：所述闭环调节按照比例微分积分进行调节。

所述的内燃机车发电机快速起励控制方法，其中：每个起励阶段对应的发电机反馈电压值各不相同，所述每个起励阶段对应励磁输出占空比d各不相同。

本发明的优点在于：通过反馈的发电机电压、分阶段进行时间及强度灵活分配的强励，将发电机电压反馈值迅速接近目标值，强励程度逐渐减小，从而解决发电机起励过慢或超调问题，使起励过程快速平稳。同时，本发明的方法可以应用于不同型号的发电机，对于无刷励磁发电机控制同样适用。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1是应用本发明方法的刷发电机的系统电路图；

图2是本发明内燃机车发电机快速起励控制方法实施例的流程图；

图3是本发明内燃机车发电机快速起励控制方法实施例的波形图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，在机车启动过程中，励磁控制器控制驱动jk1继电器闭合，发电机由蓄电池供电起励，起励完成后，励磁控制器驱动断开jk1继电器，励磁控制器接受励磁变压器提供电源自励，励磁控制器根据目标电压值对发电机输出电压进行pid(比例微分积分)闭环调节。本发明中，开始由蓄电池提供起励电源然后通过励磁控制器进行快速起励控制从而实现发电机输出迅速达到目标值。

本发明的内燃机车发电机快速起励控制方法包括以下步骤：

一、根据发电机反馈电压与目标电压的比值k分多个起励阶段按照相应的励磁输出占空比d对发电机进行强励；

二、当所述电机反馈电压与目标电压的比值大于或等于目标值时，对发电机输出电压进行闭环调节，直至发电机输出电压达到设定的目标电压范围内。

其中，所述发电机反馈电压与目标电压的比值k随着起励过程逐渐增大，所述励磁输出占空比随着起励过程逐渐减小。所述电机反馈电压与目标电压的比值的目标值为0.9。当发电机反馈电压达到目标电压时，发电机的励磁输出占空比d＜50％。所述起励阶段不少于三个阶段。其中，所述闭环调节按照比例微分积分进行调节。每个起励阶段对应的发电机反馈电压值各不相同，所述每个起励阶段对应励磁输出占空比d各不相同。

如图2所示，是本发明内燃机车发电机快速起励控制方法实施例的流程图。在本实施例中，起励阶段包含五个阶段：开始时，对发电机电压进行检测，设k＝发电机反馈电压/目标电压，d＝励磁输出占空比。首先对发电机电压进行检测，判断发电机反馈电压与目标电压的比值k是否小于0.5，如果电机反馈电压与目标电压的比值k小于0.5，则按照90％的励磁输出占空比对发电机进行强励，此过程称为第一阶段，如果电机反馈电压与目标电压的比值k大于0.5，则进行下一阶段；

第一阶段完成、或k大于或等于0.5时，继续判断发电机反馈电压与目标电压的比值k的大小，如果电机反馈电压与目标电压的比值k小于0.6，则按照80％的励磁输出占空比对发电机进行强励，此过程称为第二阶段；如果电机反馈电压与目标电压的比值k大于0.6，则进行下一阶段。

第二阶段完成、k大于或等于0.6时，继续判断发电机反馈电压与目标电压的比值k的大小，如果电机反馈电压与目标电压的比值k小于0.7，则按照70％的励磁输出占空比对发电机进行强励，此过程称为第三阶段；如果电机反馈电压与目标电压的比值k大于0.7，则进行下一阶段。

第三阶段完成、k大于或等于0.7时，继续判断发电机反馈电压与目标电压的比值k的大小，如果电机反馈电压与目标电压的比值k小于0.8，则按照60％的励磁输出占空比对发电机进行强励，此过程称为第四阶段；如果电机反馈电压与目标电压的比值k大于0.8，则进行下一阶段。

第四阶段完成、k大于或等于0.8时，继续判断发电机反馈电压与目标电压的比值k的大小，如果电机反馈电压与目标电压的比值k小于0.9，则按照50％的励磁输出占空比对发电机进行强励，此过程称为第五阶段；

如果电机反馈电压与目标电压的比值k大于或等于0.9，则对发电机输出电压进行闭环调节，直至发电机输出电压达到设定的目标电压范围内，完成整个发电机的起励。其中，所述的闭环调节为控制工程中常用的比例微分积分进行调节，具体过程不再赘述。

如图3所示，为本发明内燃机车发电机快速起励控制方法实施例的波形图，其中，线1为发电机反馈电压值的波形走向，线2为所述的五个阶段的控制过程的波形走向，线3为不同的强励输出值。

将发电机的强励过程分根据发电机反馈电压与目标电压的比值分成多个阶段，能够分阶段进行强励，按照不同阶段分配强励大小，发电机电压的反馈值逐渐接近目标值的同时，强励程度逐渐减小，从而解决发电机起励过慢或超调问题，使起励过程快速平稳。同时，本发明的方法可以应用于不同型号的发电机，对于无刷励磁发电机控制同样适用。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。