斩波交流发电控制方法技术

本发明专利技术所述的斩波交流发电控制方法，其发明专利技术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。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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种应用于电力驱动轨道车辆的PWM(脉冲宽度调制，Pulse-Width Modulation)，属于自动化控制领域。技术背景目前轨道车辆的运行己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釆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。
技术实现思路
本专利技术所述的，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。本专利技术的目的在于，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。 专利技术目的还在于，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。为实现上述专利技术目的，所述的，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* n承k ，其中，f，是发电机的额定频率； n，是柴油机的额定转速； n，是柴油机与发电机的实际转速的比值； k ，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，本专利技术具有如下优点 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。具体实施方式实施例l，如图1所示，应用本专利技术所述的，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。在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P丽波形的电压信号。应用本实施例，交流发电的控制变得较为简单，可以方便地控制发电机的输出 功率。改变交流发电机的输出功率，仅通过修改可编程控制器PLC输出的模拟电压参 数即可，可以适应不同型号和规格的交流电机所需的压频比转换。如图3所示，在斩波交流发电的控制流程中，直流斩波器的函数发生电路采用 ICL8038芯片，以产生三角波信号并输出至比较电路；比较电路采用LM393电压比较器件，通过接收可编程控制器PLC输出的模拟电 压信号，以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；隔离器件采用光电隔离器件LM4N25,接收PWM信号后进行隔离、放大并输出至 执行电路；执行电路采用IRF460功率器件，以符合上述占空比的实际功率输出。其中，三端稳压器件采用7809、 7909型号芯片连接输入电源，将土15V输入电 源转换为土9V的工作电源。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 调节，所转换的当前给定电压符合下述表达式V=K*f=K*n* n * k ，其中，f，是发电机的额定频率； n，是柴油机的额定转速；n，是柴油机与发电机的实际转速的比值；k,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。如图2所示，函数发生电路产生的三角波S，在比较电路中通过可编程控制器 PLC输出的模拟电压信号Y进行斩波比较，生成PWM波形的电压信号S1，转换后的 发电机交流电压的占空比^/T。其中，可编程控制器PLC输出的模拟电压信号Y是可以调节、变化的。即可编 程控制器PLC根据当前给定电压而输出一模拟电压信号。当前给定电压发生变化时，由可编程控制器PLC输出的模拟电压信号即发生相 应变化，模拟电压值可以升高、也可以降低，通过斩波比较生成的PWM波形电压信 号的占空比即可发生变化。权利要求1. 一种，其特征在于可编程控制器(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。2、 根据权利要求1所述的，其特征在于在所述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，两者进行斩波比较，以生成具有一定占空本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种斩波交流发电控制方法，其特征在于：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。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘泰，田涌，高鹏飞，
申请(专利权)人：南车四方机车车辆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：95[中国|青岛]