实现牵引电机电流互补的重联直流传动机车低速控制方法与流程

本发明涉及内燃机车控制领域，尤其涉及一种实现牵引电机电流互补的重联直流传动机车低速控制方法。

背景技术：

1、为了提升货物传输或转载运量的能力，大型煤矿企业需要快速定量装车系统以实现装车自动化作业，如果机车牵引货车车辆能够以低速平稳运行，货物从传送点以一定匀速装载到车厢中，可以很好地解决装车精度，提高工作效率，节省大量人力和劳动强度。为了满足用户的特殊工作方式和需求，申请人在独立自主研制的微机控制系统中增加了低速控制恒定功能。

2、随着机车制造技术和铁路运营能力的发展和提高，重载机车和大列煤车的装车牵引已经具备应用前景。随着列车负荷的逐渐增加，要求机车的牵引电机电流也要不断增大。考虑到低速(5km/h以下)大电流长时间运行对牵引电机的影响，现有的直流主传动调车型内燃机车低速工况下适合牵引最大吨位5000～6500吨，已经无法满足万吨大列的装载和牵引。为了适应地方铁路重载装卸和运输的发展，需要研制双机重联下的低速恒定控制方法。

3、现有技术中存在内燃机车重联低恒速控制方案，即，主控机车将目标速度、负载信号或功率降低百分比信号传送到重联线，各机车均根据指令速度单独进行恒速控制。然而，该方案的执行效果不理想，考虑到坡度、负荷变化等多种因素的影响，尤其是重联机车牵引电机电流单独控制，每个机车微机控制系统都会执行实时跟踪和动态调节电流的大小，但是由于不同步就会造成两个机车动态的牵引力互相影响和干扰。直接效果就是两个机车经常会相互碰撞及剧烈震动。

4、基于此，现有技术仍然有待改进。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明利用两个直流主传动内燃机车采用重联控制，在重联低速控制工况下，主控机车微机控制系统能够很好地控制整列货车的装卸和牵引，通过微机控制系统实时的精准计算和快捷的单独通讯传输，将所需补偿的电机电流信号传输给被控机车的微机控制系统，被控机车实施动力补偿，双机进行同步调节电流和速度。两个机车控制主发电机输出电流的核心参数均由主控机车微机控制系统统一实时指挥。较好地解决了重载货车装车牵引时，直流主传动调车型内燃机车单机低速控制情况下无法满足超吨位车辆装卸等问题。

2、具体地，本发明提出一种实现牵引电机电流互补的重联直流传动机车低速控制方法，其包括以下步骤：s10.在采用重联控制的两个内燃机车中确定主控机车和被控机车，并且将所述两个内燃机车设置为低速控制；s20.所述主控机车至少基于电机电流给定基准值和机车速度给定基准值来完成所述主控机车的牵引电机电流调节；s30.所述主控机车至少基于电机电流给定基准值确定被控机车电机电流给定基准值并将所述被控机车电机电流给定基准值发送给所述被控机车；以及s40.所述被控机车至少基于所述被控机车电机电流给定基准值来完成所述被控机车的牵引电机电流调节以对所述主控机车实施动力补偿。

3、在本发明的实施例中，步骤s20中，所述主控机车至少基于电机电流给定基准值和机车速度给定基准值来完成所述主控机车的牵引电机电流调节包括：s21.基于内燃机转速信号确定所述电机电流给定基准值，并将所述电机电流给定基准值与电机电流反馈值进行比较，得到电机电流误差值；s22.基于司控器手柄位信号确定所述机车速度给定基准值，并将所述机车速度给定基准值与机车速度反馈值进行比较，得到机车速度误差值；以及s23.基于所述电机电流误差值与所述机车速度误差值完成所述主控机车的牵引电机电流调节。

4、在本发明的实施例中，步骤s23中，基于所述电机电流误差值与所述机车速度误差值完成所述主控机车的牵引电机电流调节包括：s231.将所述电机电流误差值与所述机车速度误差值进行比较，取二者中较小者作为所述主控机车的pwm脉宽调制输出；以及s232.基于所述主控机车的pwm脉宽调制输出控制励磁机的励磁电流，以控制所述主控机车的主发电机功率输出。

5、在本发明的实施例中，步骤s30中，所述主控机车至少基于电机电流给定基准值确定被控机车电机电流给定基准值并将所述被控机车电机电流给定基准值发送给所述被控机车包括：s31.所述主控机车基于所述电机电流给定基准值和被控机车电机电流给定基准补偿参数确定被控机车电机电流给定基准值；以及s32.将所述被控机车电机电流给定基准值通过由所述主控机车和所述被控机车的微机板单独组成的第一网络以预定周期传输至所述被控机车，所述第一网络单向发送和接收。

6、在本发明的实施例中，步骤s31中，所述主控机车基于所述电机电流给定基准值和被控机车电机电流给定基准补偿参数确定被控机车电机电流给定基准值包括：s311.基于所述机车速度给定基准值和所述机车速度反馈值确定所述被控机车电机电流给定基准补偿参数；以及

7、s312.基于所述电机电流给定基准值和所述被控机车电机电流给定基准补偿参数确定被控机车电机电流给定基准值。

8、在本发明的实施例中，步骤s312中，基于以下等式一确定所述被控机车电机电流给定基准值：

9、i2_ref＝i1_ref×η   等式一

10、其中，i2_ref为所述被控机车电机电流给定基准值，i1_ref为所述电机电流给定基准值，并且η为被控机车电机电流给定基准补偿参数。

11、在本发明的实施例中，步骤s11中，基于下式分别确定所述被控机车电机电流给定基准补偿参数的不同取值：

12、当|s1_ref-s1_fbk|÷s1_ref≥80％，η＝η1；

13、当|s1_ref-s1_fbk|÷s1_ref≥60％，η＝η2；

14、当|s1_ref-s1_fbk|÷s1_ref≥40％，η＝η3；

15、其中，s1_ref为所述机车速度给定基准值，s1_fbk为所述机车速度反馈值。

16、在本发明的实施例中，s40中，所述被控机车至少基于所述被控机车电机电流给定基准值来完成所述被控机车的牵引电机电流调节以对所述主控机车实施动力补偿包括：s41.接收被控机车速度反馈值并将所述被控机车速度反馈值与所述被控机车电机电流给定基准值进行比较，得到被控机车电机电流误差值；s42.将所述被控机车电机电流误差值作为所述被控机车的pwm脉宽调制输出；以及s43.基于所述被控机车的pwm脉宽调制输出控制所述被控机车的励磁机的励磁电流，以控制所述被控机车的主发电机功率输出。

17、在本发明的实施例中，实现牵引电机电流互补的重联直流传动机车低速控制方法进一步包括以下步骤：s50.基于所述机车速度给定基准值、所述机车速度反馈值和被控机车速度反馈值或网络情况判断是否实施被控机车牵引无载控制。

18、在本发明的实施例中，步骤s50中，基于所述机车速度给定基准值、所述机车速度反馈值和被控机车速度反馈值或网络情况判断是否实施被控机车牵引无载控制包括：

19、s51.当满足以下等式时，经过预定时间延迟后，实施被控机车牵引无载控制：

20、|s1_fbk-s2_fbk|÷s1_fbk≥35％

21、其中，s1_fbk为所述机车速度反馈值，s2_fbk为被控机车速度反馈值；或者

22、s52.当网络发生故障时，经过预定时间延迟后，实施被控机车牵引无载控制，

23、其中，被控机车牵引无载控制包括：控制所述被控机车的pwm脉宽调制输出为最小脉宽，控制所述被控机车的主发电机的励磁机励磁电流降至最小电流；将超速情况通过第二网络传输至所述主控机车进行报警。

24、本发明所述的技术方案采用独立自主研制的先进单片机技术和先进的低速控制技术理念，双机重联低速控制技术能够在装车过程中控制速度稳定，在上方传送带匀速情况下每节车厢装载的货物(例如煤)的重量无误差，货物从不掉落、无环境污染。正常情况下，煤矿、港口、编组站等场所平时的工作量由单个机车实施低速控制就能够完成；如果需要重载低速控制牵引，只需两个机车重联网络就可，无需用户购买高价格的新型重载机车。本发明的技术方案解决用户所需，深受用户欢迎和接受，市场占有率高，未来的市场也极具潜力。