混動內(nèi)燃機(jī)車起機(jī)勵磁方法研究

蘇云峰 陳志杰

摘 要： 本文重點探討了柴油機(jī)-蓄電池混動內(nèi)燃機(jī)車起機(jī)勵磁起機(jī)的不同方案，基本拓?fù)浠贖XN5B型調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車。鑒于混動機(jī)車其主變中間直流回路始終與動力蓄電池（1700V）連接，導(dǎo)致參與起機(jī)的蓄電池電壓等級與HXN5B不同，雖然混動機(jī)車起機(jī)方式仍將采用變頻啟動方案，但起機(jī)勵磁電路無法與HXN5B電路保持完全一致，針對上述情況，展開研究了兩種不同的起機(jī)勵磁拓?fù)浞桨浮?/p>

關(guān)鍵詞： 混動;內(nèi)燃機(jī)車;起機(jī);勵磁

1 增加外部電路實現(xiàn)固定勵磁

1.1 過程描述：

機(jī)車起機(jī)時主發(fā)電動機(jī)階段勵磁電流達(dá)到160A，主發(fā)預(yù)勵磁階段勵磁電流僅有20A，以此為需求設(shè)計主發(fā)勵磁的外部電路，起機(jī)過程如下：

1）起機(jī)初始狀態(tài)：根據(jù)機(jī)車起機(jī)前工況不同，為保證CTS不帶電動作，4#起機(jī)逆變器控制策略稍有不同：①機(jī)車靜止，此時逆變器無輸出，CTS可直接動作;②機(jī)車行駛，此時4#逆變器應(yīng)先切斷輸出，待CTS動作完畢后，再提供輸出;

2）主發(fā)電動階段：CTS動作，將4#逆變器輸出從牽引電機(jī)切回主發(fā)輸出端，于此同時，BJ+/BJ-/QJ閉合，主發(fā)勵磁電流由勵磁控制器及外部電路同時提供，此時主發(fā)為電動機(jī)狀態(tài)，帶動柴油機(jī)至發(fā)火起機(jī);

3）主發(fā)預(yù)勵磁階段：柴油機(jī)起機(jī)完成達(dá)到預(yù)定轉(zhuǎn)速后，Q1斷開，將電阻R2（約為5Ω）接入回路，將主發(fā)勵磁電流降低至20A左右，CTS切回牽引工況狀態(tài)，勵磁控制器停止輸出;

4）主發(fā)發(fā)電階段：經(jīng)過主發(fā)預(yù)勵磁，主發(fā)開始發(fā)電，待勵磁控制器輸出穩(wěn)定后，斷開BJ接觸器，勵磁電流完全由勵磁控制器提供，勵磁電流大小根據(jù)機(jī)車工況進(jìn)行調(diào)整;

1.2 方案分析

缺點：增加了外部電路（主要為接觸器Q1與分流電阻R2），且需要微機(jī)參與控制勵磁外部電路，控制策略相對復(fù)雜;

優(yōu)點：此方案外部電路改動不大，變動成本不高，參與起機(jī)階段的主要部件基本與目前HXN5B保持一致;

2 開發(fā)兩路輸入的勵磁控制器實現(xiàn)主發(fā)勵磁智能調(diào)節(jié)

2.1 兩路輸入勵磁控制器功能設(shè)想

1）兩路輸入，其中三相交流輸入由勵磁變壓器提供，單相直流輸入由機(jī)車控制蓄電池提供;

2）根據(jù)輸入情況不同，智能判斷機(jī)車工況，進(jìn)而提供不同工況所需的主發(fā)勵磁電流;

2.2 過程描述

1）起機(jī)初始狀態(tài)：與方案1同;

2）主發(fā)電動階段：CTS動作，將4#逆變器輸出從牽引電機(jī)切回主發(fā)輸出端，勵磁控制器獲得兩路輸入，判斷此時主發(fā)為電動機(jī)狀態(tài)，應(yīng)提供160A勵磁電流，帶動柴油機(jī)至發(fā)火起機(jī);

3）主發(fā)預(yù)勵磁階段：柴油機(jī)起機(jī)完成達(dá)到預(yù)定轉(zhuǎn)速后，4#逆變器切斷輸出，同時CTS切回牽引工況狀態(tài)，勵磁控制器的交流輸入切除，僅由直流輸入供電，此時勵磁控制器僅需輸出20A左右勵磁電流，為主發(fā)提供預(yù)勵磁;

4）主發(fā)發(fā)電階段：經(jīng)過主發(fā)預(yù)勵磁，主發(fā)開始發(fā)電，此時主發(fā)勵磁電流將由勵磁控制器的交流與直流輸入共同提供，勵磁電流大小根據(jù)機(jī)車工況由勵磁控制器進(jìn)行調(diào)整;

2.3 方案分析

缺點：需要重新開發(fā)勵磁控制器;

優(yōu)點：1）外部電路簡單，去除了BJ接觸器等大型動作裝置;2）整個起機(jī)過程，勵磁電路無需微機(jī)參與控制;

3 總結(jié)

鑒于柴油機(jī)-蓄電池混動內(nèi)燃機(jī)車為全新研發(fā)項目，開發(fā)一款新的勵磁控制器應(yīng)是值得嘗試的方案但需要做的換工作還有很多，如：利用主發(fā)勵磁參數(shù)（另有文件，以提供）進(jìn)行電路仿真，驗證以上兩種方案可行性等。有待后續(xù)研究。