鐵路機車輔助發電機智能控制器制造技術

本發明專利技術涉及鐵路機車的技術領域，尤其涉及一種鐵路機車輔助發電機智能控制器。包括C51F020混合信號微控制器、UC3525PWM控制器、電流電壓采樣電路、溫度采樣CAN接口電路、溫度采樣1-Wire接口電路、溫度補償基準值設定電路、五位電阻網絡接口電路、功率調整管IGBT和LCM液晶顯示器，實現了兼容數字系統結構簡單、智能化程度高和專用PWM控制電路抗干擾能力強、實時性和動態響應特性好的特點，由此組成的智能控制器，具有結構簡單、智能化程度高、實時性和動態特性好、可靠性高的顯著特點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種智能控制器，尤其涉及一種鐵路機車輔助發電機智能控制器。
技術介紹
閥控鉛蓄電池具有少維護、酸污染小、功率密度大、使用壽命長等特點，目前在鐵路機車上也已經廣泛采用。雖然閥控鉛蓄電池仍屬于鉛酸蓄電池體系，由于氧循環技術和貧液技術的采用，對充放電技術和設備的要求與富液鉛蓄電池完全不同。富液鉛蓄電池，當充電電流等于或小于蓄電池可接受充電電流時，充電電流全部用于充電電化學反應。當充電電流大于蓄電池可接受充電電流時，超過蓄電池可接受充電電流的部分，將以電解水的形式被消耗掉。隨充電過程的的進行，電化學反應電流逐漸減小，電解水的電流逐漸加大，當充電完全結束后，從充電設備輸入的充電電流將全部用于電解水。電解水產生的大量氫氣和氧氣從加液口排除，蓄電池的充電電壓基本穩定于蓄電池的電動勢與水解過電位之和的值，不再繼續升高。這種特使富液鉛蓄電池在充電過程中具有極強的自動均衡特性和自動恒壓特性，采用簡單的橫流充電方法即可進行充電。與富液鉛蓄電池不同，閥控鉛蓄電池由于采用了氧循環技術和貧液技術，實現了蓄電池的密封，在充電過程中，當充電電流大于蓄電池可接受充電電流時，過剩的電流雖然同樣以電解水的形式被消耗，但電解水產生的氧氣和氫氣又被復合成水而實現了氧循環，由此實現了蓄電池的密封。閥控鉛蓄電池的過充電電流的嚴格受制于氧循環效率。當充電電流大于蓄電池可接受充電電流和氧循環能力可接受最大允 許電解水電流之和后，氧循環條件將被破壞，氧循環效率將急劇降低，蓄電池內部由于氧氣和氫氣的積聚壓力將急劇升高，最終導致排氣閥被開啟，氫氣和氧通過排氣閥被排除體外，使電解液逐漸喪失而干枯。閥控鉛蓄電池與普通富液蓄電池比，在充電過程中主要有以下不同特點: 閥控鉛蓄電池雖然仍具有一定的自動均衡特性，但受氧復合能力的限制，與富液鉛蓄電池比相對很小，在充電過程中使充電電流等于或小于蓄電池可接受充電電流，對防止蓄電池使用壽命縮短至關重要。充電電壓對氧循環效率影響很大。滿足氧循環高效進行的充電電壓值遠低于鉛蓄電池電動勢與水解過電位之和，而且隨溫度的升高而降低。溫度每升高rc，蓄電池的充電電壓應降低約0.002V左右。從充電特性曲線分類，普通富液鉛蓄電池屬于自動恒壓型充電特性，閥控鉛蓄電池則屬于電壓增量型充電特性曲線。為維持氧循正常進行，應根據蓄電池的實際工作溫度及時調整充電電壓。充電電流大小對閥控鉛蓄電池的使用壽命影響很大。隨充電電流的增加,蓄電池的使用壽命大幅縮短。為防止蓄電池的使用壽命過度縮短，應適當限制充電電流。密封鎘鎳蓄電池在部分有特殊要求的鐵路機車上仍有應用。密封鎘鎳蓄電池同樣是基于氧循環技術和貧液技術實現密封的。與閥控鉛蓄電池一樣，為了維持氧循環的正常進行，充電電流應小于或等于最大允許充電電流。與閥控鉛蓄電池不同，從充電特形曲線分類，密封鎘鎳蓄電池的充電電壓特性曲線屬于負增量型充電特性曲線。隨充電過程的進行，蓄電池的電壓逐漸上什升，當充電結束后，若不能保證充電電流小于蓄電池可接受充電電流，蓄電池的溫度會快速升高，蓄電池的充電電壓會隨溫度的快速升高而迅速下降，形成“蓄電池溫度升高一蓄電池電壓下降一充電電流隨之增加一蓄電池溫度進一步升高”的惡性循環。如此相互影響，使充電電流迅速增大，溫度迅速升高，最終發生熱失控。現有鐵路機車輔助發電機充電控制電路是基于傳統富液鉛蓄電池和傳統富液鎘鎳蓄電池設計的，已經不能適應閥控鉛蓄電池和密封鎘鎳蓄電池對充電的基本要求。研制適應閥控鉛蓄電池和密封鎘鎳蓄電池特點的新型控制器，是鐵路機車技術發展的迫切需求。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是:現有鐵路機車輔助發電機充電控制電路是基于傳統富液鉛蓄電池和傳統富液鎘鎳蓄電池設計的，已經不能適應閥控鉛蓄電池和密封鎘鎳蓄電池對充電的基本要求，研制適應閥控鉛蓄電池和密封鎘鎳蓄電池特點的新型控制器，是鐵路機車技術發展的迫切需求，提供一種鐵路機車輔助發電機智能控制器。為了克服
技術介紹
中存在的缺陷，本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是:這種鐵路機車輔助發電機智能控制器包括C51F020混合信號微控制器、UC3525 PWM控制器、電流電壓采樣電路、溫度采樣CAN接口電路、溫度采樣1-Wire接口電路、溫度補償基準值設定電路、五位電阻網絡接口電路、功率調整管IGBT和LCM液晶顯示器，所述C51F020混合信號微控制器通過五位電阻網絡接口電路連接UC3525 PWM控制器，C51F020混合信號微控制器上連接溫度采樣CAN接口電路、溫度采樣1-Wire接口電路、溫度補償基準值設定電路和LCM液晶顯示器，UC3525 PWM控制器連接IGBT及驅動電路，功率調整管IGBT與輔助發電機的勵磁電路連接，REFZ分流器連 接隔離信號放大器，隔離信號放大器連接電流電壓采樣電路，電流電壓采樣電路的輸出連接C51F020混合信號微控制器，電流電壓采樣電路經電阻器與蓄電池的正極連接。根據本專利技術的另一個實施例，進一步包括由C51R)20混合信號微控制組成的數字控制電路通過五位電阻網絡接口電路與由UC3525 PWM控制器組成的模擬PWM控制電路的輸入控制信號電路連接。根據本專利技術的另一個實施例，進一步包括所述五位電阻網絡接口電路包括電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6和電阻R7相互并聯連接，電阻Rl連接開關Kl,電阻R2連接開關K2，電阻R3連接開關K3，電阻R4連接開關K4，電阻R5連接開關K5。與現有數模轉換電路(DAC)比，具有電路簡單，控制可靠，相應速度快的特點。根據本專利技術的另一個實施例，進一步包括所述溫度補償基準值設定電路由負補償BCD碼撥碼器和正補償BCD碼撥碼器。用于根據不同廠牌和體系蓄電池對溫度補償要求的現場調整。本專利技術的有益效果是:1、采用高性能嵌入式混合信號微控制器與PWM專用控制電路組成的“數字-模擬”混合電路技術，克服了模擬電路電路復雜、難以實現智能化和數字電路電磁兼容性、實時性和動態響應特性相對較差的缺點。具有數字系統結構簡單、智能化程度高和專用PWM控制電路抗干擾能力強、實時性和動態響應特性好的特點。由此組成的智能控制器，具有結構簡單、智能化程度高、實時性和動態特性好、可靠性高的顯著特點。2、具有標準和溫度控制兩種工作模式，不僅可滿足閥控鉛蓄電池、鎘鎳蓄電池等對充電系統的基本要求，也可直接替代基于富液鉛蓄電池設計的現有標準控制器。利于產品的標準化和技術改進平穩過渡。3、具有與遠程多點溫度采集裝置連接的CAN接口和與遠程單點溫度傳感器連接的1-Wire接口，可根據需要靈活配置溫度采樣設備。4、微控制器與PWM控制電路之間采用了新穎的五位電阻網絡接口，不僅可確保機車對電壓變換范圍的要求，在數字電路部分發生致命性錯誤時，也不會對PWM模擬電路產生致命性影響，有效提高了系統的安全性和容錯能力。5、溫度補償基準值設定電路的采用，可根據不同體系和廠牌蓄電池對充電的要求，對充電電壓進行適當補償，有效提高了對各種不同蓄電池的適應性。附圖說明下面結合附圖和實施例對本專利技術進一步說明。圖1為本專利技術的結構示意 圖2為C51R)20混合信號微控制器的結構示意 圖3為由UC3525A組成的PWM控制電路的結構示意圖； 圖4為電流電壓采樣電路的結構示意 圖本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鐵路機車輔助發電機智能控制器，包括C51F020混合信號微控制器、UC3525?PWM控制器、電流電壓采樣電路、溫度采樣CAN接口電路、溫度采樣1?Wire接口電路、溫度補償基準值設定電路、五位電阻網絡接口電路、功率調整管IGBT和LCM液晶顯示器，其特征在于：所述C51F020混合信號微控制器通過五位電阻網絡接口電路連接UC3525?PWM控制器，C51F020混合信號微控制器上連接溫度采樣CAN接口電路、溫度采樣1?Wire接口電路、溫度補償基準值設定電路和LCM液晶顯示器，UC3525?PWM控制器連接IGBT及驅動電路，功率調整管IGBT與輔助發電機的勵磁電路連接，?REFZ分流器連接隔離信號放大器，隔離信號放大器連接電流電壓采樣電路，電流電壓采樣電路的輸出連接C51F020混合信號微控制器，電流電壓采樣電路經電阻器與蓄電池的正極連接。

【技術特征摘要】
1.一種鐵路機車輔助發電機智能控制器，包括C51F020混合信號微控制器、UC3525PWM控制器、電流電壓采樣電路、溫度采樣CAN接口電路、溫度采樣1-Wire接口電路、溫度補償基準值設定電路、五位電阻網絡接口電路、功率調整管IGBT和LCM液晶顯示器，其特征在于:所述C51F020混合信號微控制器通過五位電阻網絡接口電路連接UC3525 PWM控制器，C51F020混合信號微控制器上連接溫度采樣CAN接口電路、溫度采樣1-Wire接口電路、溫度補償基準值設定電路和LCM液晶顯示器，UC3525 PWM控制器連接IGBT及驅動電路，功率調整管IGBT與輔助發電機的勵磁電路連接，REFZ分流器連接隔離信號放大器，隔離信號放大器連接電流電壓采樣電路，電流電壓采樣電路的輸出連接C51F020...

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳宏軍，王萬平，孫宇，錢良國，
申請(專利權)人：南車戚墅堰機車有限公司，
類型：發明
國別省市：