[发明专利]斩波交流发电控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于电力驱动轨道车辆的PWM(脉冲宽度调制，Pulse-WidthModulation)斩波交流发电控制方法，属于自动化控制领域。

背景技术

目前轨道车辆的运行已实现计算机模拟控制，通过主控装置的可编程控制器PLC模拟并显示出机车各执行机构的运行数据，并由驾驶员进行监控操作。

现有电力驱动的轨道车辆普遍采用变频交流发电机，为保证其驱动的交流电机正常工作需配备能根据频率变化量来控制相应电压变化的装置。如采用可编程控制器PLC采集柴油机组的实际转速，通过数据计算得出交流发电机的实际频率，根据所要求的压频比来控制交流发电机的励磁，以实现输出所要求的电压信号。

在上述测算和转换过程中控制励磁电流是关键技术，现有大量应用的直流PWM斩波控制方案所采用的方式，通常是由控制器(如单片机、PLC、PWM控制芯片等)直接输出PWM信号，再由驱动放大装置进行驱动放大，以进行实际的斩波信号生成阶段。

由于PWM信号通常需要高速的定时才能实现，在实际运用中受到单片机、PLC等控制芯片分时工作的限制，往往不能直接输出PWM信号、或者输出的PWM信号频率、占空比指标的精度达不到要求，导致不能有效地进行PWM信号转换控制，交流电机输出功率偏差较大，从而影响到轨道车辆的正常运行。

发明内容

本发明所述的斩波交流发电控制方法，在于解决上述问题而采用可编程控制器PLC采集发电机交流电压、驱动电机的实际转速为反馈信号，输出模拟量信号以控制直流斩波器进行斩波信号转换，以实现控制交流励磁和发电机输出压频比达到恒定。

本发明的目的在于，简化交流发电的控制流程，通过修改可编程控制器(PLC)输出的模拟电压信号即可进行斩波转换，所生成的PWM波形电压较为精确，交流电机的输出功率稳定、准确。

发明目的还在于，转换并输出PWM电压信号的过程简单易行，增大了单片机、PLC的可选范围、控制精度较高、无需采用高速定时器、有效地减少占用的系统资源。

为实现上述发明目的，所述的斩波交流发电控制方法，是由可编程控制器(PLC)采集轨道车辆发电机的交流电压信号、以及驱动发电机的柴油机实际转速做为反馈信号。

可编程控制器(PLC)将测算出的当前给定电压模拟量信号输出至直流斩波器，由直流斩波器转换为PWM信号并经隔离、放大后输出至发电机励磁，以控制交流发电机输出压频比恒定的电压。

进一步的改进方案是，在所述PWM信号转换过程中，以函数发生电路产生的三角波作为信号源，采用可编程控制器(PLC)根据当前给定电压输出的模拟电压进行斩波比较，以生成具有一定占空比的PWM波形的电压信号。

在PWM斩波交流发电的控制流程中，直流斩波器的函数发生电路产生三角波信号并输出至比较电路；比较电路接收可编程控制器(PLC)输出的模拟电压信号，并与三角波信号进行斩波比较，生成PWM波形的电压信号，以改变原有发电机交流电压的占空比；隔离器件接收PWM信号后进行隔离、放大并输出至执行电路；执行电路以符合上述占空比的实际功率输出。

所述的直流斩波器，可以采用三端稳压器件连接输入电源。

在可编程控制器(PLC)转换当前给定电压的模拟量信号的过程中进行数字PID(比例积分/微分，Proportional-Integral-Differential)调节，所转换的当前给定电压符合下述表达式：

V＝K*f＝K*n*η*κ，其中，

f，是发电机的额定频率；

n，是柴油机的额定转速；

η，是柴油机与发电机的实际转速的比值；

κ，是发电机的实际转速与额定频率的比值；

K，是当前给定电压要求的压频比。

如上所述，本发明斩波交流发电控制方法具有如下优点：

1、通过可编程控制器PLC控制直流斩波器进行斩波信号转换，能够以较为简化的流程所生成的PWM波形信号，其波形电压较为精确，电机输出功率稳定、准确。

2、可在较大范围内选择单片机或PLC控制芯片、其控制精度较高、无需采用高速定时器。

3、可编程控制器PLC的模拟输出量占用系统资源少，可以实现多路PWM信号的转换输出，且不受使用器件规格的影响。

附图说明

图1是所述斩波交流发电控制方法的流程示意图；

图2是应用三角波信号源进行斩波比较的示意图；

图3是所述直流斩波器结构和控制流程图。

具体实施方式