混動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車起機(jī)勵(lì)磁方法研究

蘇云峰 陳志杰

摘 要： 本文重點(diǎn)探討了柴油機(jī)-蓄電池混動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車起機(jī)勵(lì)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(dòng)機(jī)車其主變中間直流回路始終與動(dòng)力蓄電池（1700V）連接，導(dǎo)致參與起機(jī)的蓄電池電壓等級(jí)與HXN5B不同，雖然混動(dòng)機(jī)車起機(jī)方式仍將采用變頻啟動(dòng)方案，但起機(jī)勵(lì)磁電路無(wú)法與HXN5B電路保持完全一致，針對(duì)上述情況，展開(kāi)研究了兩種不同的起機(jī)勵(lì)磁拓?fù)浞桨浮?/p>

關(guān)鍵詞： 混動(dòng);內(nèi)燃機(jī)車;起機(jī);勵(lì)磁

1 增加外部電路實(shí)現(xiàn)固定勵(lì)磁

1.1 過(guò)程描述：

機(jī)車起機(jī)時(shí)主發(fā)電動(dòng)機(jī)階段勵(lì)磁電流達(dá)到160A，主發(fā)預(yù)勵(lì)磁階段勵(lì)磁電流僅有20A，以此為需求設(shè)計(jì)主發(fā)勵(lì)磁的外部電路，起機(jī)過(guò)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(dòng)作，4#起機(jī)逆變器控制策略稍有不同：①機(jī)車靜止，此時(shí)逆變器無(wú)輸出，CTS可直接動(dòng)作;②機(jī)車行駛，此時(shí)4#逆變器應(yīng)先切斷輸出，待CTS動(dòng)作完畢后，再提供輸出;

2）主發(fā)電動(dòng)階段：CTS動(dòng)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(shí)，BJ+/BJ-/QJ閉合，主發(fā)勵(lì)磁電流由勵(lì)磁控制器及外部電路同時(shí)提供，此時(shí)主發(fā)為電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，帶動(dòng)柴油機(jī)至發(fā)火起機(jī);

3）主發(fā)預(yù)勵(lì)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(kāi)，將電阻R2（約為5Ω）接入回路，將主發(fā)勵(lì)磁電流降低至20A左右，CTS切回牽引工況狀態(tài)，勵(lì)磁控制器停止輸出;

4）主發(fā)發(fā)電階段：經(jīng)過(guò)主發(fā)預(yù)勵(lì)磁，主發(fā)開(kāi)始發(fā)電，待勵(lì)磁控制器輸出穩(wěn)定后，斷開(kāi)BJ接觸器，勵(lì)磁電流完全由勵(lì)磁控制器提供，勵(lì)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(diǎn)：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(lì)磁外部電路，控制策略相對(duì)復(fù)雜;

優(yōu)點(diǎn)：此方案外部電路改動(dòng)不大，變動(dòng)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(kāi)發(fā)兩路輸入的勵(lì)磁控制器實(shí)現(xiàn)主發(fā)勵(lì)磁智能調(diào)節(jié)

2.1 兩路輸入勵(lì)磁控制器功能設(shè)想

1）兩路輸入，其中三相交流輸入由勵(lì)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(lì)磁電流;

2.2 過(guò)程描述

1）起機(jī)初始狀態(tài)：與方案1同;

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

3）主發(fā)預(yù)勵(lì)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(shí)CTS切回牽引工況狀態(tài)，勵(lì)磁控制器的交流輸入切除，僅由直流輸入供電，此時(shí)勵(lì)磁控制器僅需輸出20A左右勵(lì)磁電流，為主發(fā)提供預(yù)勵(lì)磁;

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

2.3 方案分析

缺點(diǎn)：需要重新開(kāi)發(fā)勵(lì)磁控制器;

優(yōu)點(diǎn)：1）外部電路簡(jiǎn)單，去除了BJ接觸器等大型動(dòng)作裝置;2）整個(gè)起機(jī)過(guò)程，勵(lì)磁電路無(wú)需微機(jī)參與控制;

3 總結(jié)

鑒于柴油機(jī)-蓄電池混動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車為全新研發(fā)項(xiàng)目，開(kāi)發(fā)一款新的勵(lì)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(lì)磁參數(shù)（另有文件，以提供）進(jìn)行電路仿真，驗(yàn)證以上兩種方案可行性等。有待后續(xù)研究。