内燃机车电压调整器功能优化探讨

史国辉

（河钢宣钢物流公司 河北 张家口 075100）

引言

内燃机车作为电气技术上一项研究项目之一，在当前牵引动力设备的建设要求上，需要对其进行功能上的优化设计，使其能够在运行过程中具有较高的稳定性。内燃机车110V电压调整器的功能控制工作中，需要对其实施进一步优化，确保机车质量能具备较高的稳定性。

1 设计方案

基于当前旧设备运行情况存在的局限性，对电压调整器进行功能上的优化设计，使其能够在运行过程中保障机车的整体质量，该设计方案的功能与相关指标包含以下几个方面：

1.1 蓄电池

在该环节的设计工作中，对其实施充电管理。一般情况下，蓄电池的充电方式包含限流充电、快速充电与浮充电。限流充电与快速充电为均充模式，电压一般处在112V，浮充电一般处在108V的水平上。监控模块在对蓄电池的放电压检测时，若电压不高于97V，电压调整器将处于均充、快速充电的状态下，输出电压=112V，充电电流=45A。在持续进行充电的过程中，充电电流若不大于26A，随即将充电模式转换为浮充电模式，输出电压=108V。结合蓄电池工作温度的变化情况，对不同厂家的蓄电池实施温度补偿，由于厂家在产品设计工艺与标准制定方面存在差异，在进行蓄电池补偿的工作中，可根据主机的功能按键进行调整，避免出现蓄电池单节过充、欠充等情况。在系统工作电压的控制上，需要将其设置为：DC70-130V，输出电压106-112V的范围内。

1.2 新型电压调整器

在该环节需要进行输出电压的分析工作，内燃机车输出端电压一般规定在（110±2）V的范围内，新型电压调整器在最高的输出电压上也处在该范围内，为112V，该电压与原车的技术要求相匹配，即内燃机车在固定发电端的电压上，需控制在105-108V的范围内，新型电压调整器需保证最低电压不高于107V。

从设计方案的相关标准制定上，可以看出机车新型电压调整器在输出电压上需要处在106-112V的范围内，内燃机车供电电压需要处在105-112V的范围内，确保内部软件能够处在合理的范围内。

2 设计方案的实行

2.1 装置构件

新型电压调整器在装置结构上，主要包含系统主机、蓄电池温度检测电路、蓄电池电流检测电路以及蓄电池电压检测电路。系统主机包含的功能模块主要涉及主控芯片、ADC采样、PWM控制、显示、人际交互截面以及通讯接口模块等。。

2.2 内部装置的运行原理

系统总体的框架结构设计中进行了相应配置，该具体的工作流程为，当机车处在正常运行的状态下，发电机两侧实施并联的电压传感器通过实施监控、检测的功能，对蓄电池的电压变化情况进行采样与分析。系统主机应用传感器电压线信号对ADC采样模块进行转化，以此取得蓄电池实时状态下的电压值。蓄电池正极电流传感器的检测工作中，对其电流与系统主机重复使用传感器电压信号经过ADC采样模块的方式，对蓄电池的电流情况进行获取。在蓄电池内部结构上的温度传感器运行过程中，对蓄电池温度值的调查情况，也运用ADC模块进行转化，使系统主机能够顺利获取。系统主机在多个传感器的作用下，对蓄电池的电压、电流与温度变化情况进行综合性分析，该过程还可结合用户对蓄电池充放电的具体要求进行相应设置。第一，需要使蓄电池温度能够对电压实施补偿，第二，在软件内部P1的运行上，对蓄电池的充放电流、电压的模式进行确认。最后借助系统主机的PWM模块进行功率上的控制，以此对励磁绕组的电流实施控制，调节发电机输出电压的大小情况。在实时数据与蓄电池的充放电数据信息上，需要将必要的充放电信息展示在机器的交互界面上，使其维护人员能够根据反馈的数据信息实施监控。

2.3 系统主机设计

(1)主控芯片。该环节的设计工作需要在主控芯片模块上应用32位DSP、12bit的AD以及DC/DC电源与逆变器等。此外，通过MCU的AD转换系统应用与传统传感器进行应用，总的方式为BOOtloader+Application，此种方式在维护工作的制定与系统的升级工作上能够提供较为便捷的方法。

(2)ADC采样模块。在该模块的设计上，需要系统对机车蓄电池的电压、电流与温度变量进行采集，系统主机在外部传感器的数据信息采集上，需要对相应的模拟信号实施采集与转换，信号转换模块为ADC模块，主控芯片通过采集到的电压、电流与温度信息依次进行总体上的判断计算。

(3)PWM控制模块。在该模块的设计工作中，其应用方向主要针对机车蓄电池的电压大小进行相应的调节。在系统主控芯片的输出管理上，应用脉冲方波电压、脉冲电压控制系统主机上的功率开关管，开关管在运行励磁绕组的控制模块，对其电流大小进行相应控制。

(4)系统主机外围电路。该模块通常由蓄电池温度检测电路、蓄电池电流检测电路以及蓄电池电压检测电路构成。

3 总结

本文通过电压调整器的功能特点实施多角度理论研究与分析，结合机车运行的基本性质，对电压调整器的功能优化设计提出了相应的设计思路及其注意事项。现阶段，内燃机车在电压调整器的应用与功能设计上，还存在通用性上的不足，需要对其整体的功能结构与实施方式进行优化设计。