[发明专利]一种内燃机车辅机控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种数字微机控制装置，尤其是涉及一种应用于内燃机车直流辅助发电机输出电压控制的装置。

背景技术

长期以来内燃机车上的直流辅助发电机的输出电压一直采用模拟电路的控制方法，即采用运算放大器、电阻、电容等分离器件构成的电路来完成辅助发电机输出电压的控制。这种模拟控制方法有很多缺陷：电阻、电容、运算放大器等模拟器件会随着温度的变化、时间的增加，其参数会产生漂移，从而降低控制器的性能。而且现有的模拟控制电路采用了继电器等体积较大、寿命较短的器件导致产品的体积较大，维护工作量大。随着铁路机车控制技术的发展，铁路机车产品向着小型化、集约化、智能化的方向发展。因此用户也对产品的性能、体积和价格都提出了更为严格的要求。而且现有的模拟控制电路很难升级换代，一旦用户提出新的需求，往往伴随着大幅度硬件的更换，这样导致成本迅速增加，产品的竞争力下降很多。

现有的模拟控制方式存在以下缺点：

体积较大，占用了较多的内燃机车上宝贵的安装空间。由于模拟控制采用PID(比例积分微分)调节是依靠电阻、电容等模拟器件的参数，由于电阻、电容尤其是电容参数偏差较大，导致产品生产一致性不太好，同时易受元器件温漂、老化、电磁干扰的影响，从而降低了控制器的性能。模拟控制设计周期长，调试起来比较困难。产品升级困难，用户提出新的需求后，一般都伴随着大幅度硬件的更换，这样导致产品成本增加，升级困难。很难实现先进的控制算法及各种保护(如蓄电池保护)。没有软启动功能，对用户的一些重要敏感负载冲击较大，模拟控制方法没有做蓄电池温度检测，无法通过蓄电池温度检测来实时调节辅助发电机电机励磁电流来保护蓄电池，延长蓄电池的寿命。

发明内容

本发明提供一种内燃机车辅机控制装置，该发明可以很好地解决现有技术存在的辅机控制装置体积较大，占用了较多的内燃机车上宝贵的安装空间，电阻、电容等模拟器件参数偏差较大，导致产品生产一致性不太好，同时易受元器件温漂、老化、电磁干扰的影响，从而降低了控制器的性能的技术问题。

本发明提供一种内燃机车辅机控制装置的具体实施方式，一种内燃机车辅机控制装置，包括CPU、电源电路、晶振电路、差分滤波电路、通讯电路、过压保护电路和驱动电路，电源电路为辅机控制装置提供电源；晶振电路与CPU相连，为CPU提供时钟脉冲；通讯电路与CPU相连，辅机控制装置通过串口与机车上的控制和显示装置进行网络通讯，同时通过串口下载控制程序；辅助发电机输出电压反馈通过差分滤波电路将输入的直流电压变换成小信号的直流电压，然后将反馈电压送给CPU的内部模数转换器；过压保护电路与CPU相连，通过调节辅助发电机的励磁电流使辅助发电机输出稳定的电压；驱动电路与CPU相连，驱动辅助发电机的励磁电流。

作为本发明进一步的实施方式，所述的内燃机车辅机控制装置包括蓄电池环境温度检测电路，蓄电池装置通过安装温度传感器来检测蓄电池的环境温度，通过I2C总线与CPU进行通讯，如果温度过高则对辅助发电机的励磁电流进行限制，实现蓄电池的保护。

作为本发明进一步的实施方式，蓄电池为所述的电源电路提供110V直流电压，由一个开关电源P1通过DC/DC变换为直流5V，经过DC/DC开关电源P3把直流5V变成直流12V，供电给驱动电路，开关电源P2把直流5V变换成直流±15V供电给辅机控制装置电路板上的运算放大器，直流5V的地和直流±15V的地通过两个磁珠连接在一起，由开关电源芯片P4实现直流5V隔离变成直流5V，提供通讯电路的隔离电源。

作为本发明进一步的实施方式，当辅助发电机输出电压信号在20V-137.5V范围内变化时，通过差分滤波电路进行信号采集，20V-137.5V差分直流电压输入信号经差分滤波电路后进行高阻隔离差分滤波，通过放大电路进行放大，进入低通滤波电路，滤除高次频率谐波，输出至电压跟随器，最终输出稳定的直流电压。

作为本发明进一步的实施方式，当辅助发电机输出电压在0-123V范围内时，辅机控制装置工作在正常的PWM脉冲宽度调制方式，通过光耦隔离电路进行光电隔离，且经过信号调理电路进行信号调理，然后进入MOS管驱动电路，以PWM方式驱动辅助发电机励磁电流的大小；当辅助发电机输出电压大于123V时，辅助发电机过压反馈驱动信号通过光耦隔离且进行信号调理，然后进入MOS管驱动电路，以关断MOS管的方式切除辅助发电机励磁电流。