內燃機車電壓調整器功能優化探討

史國輝

（河鋼宣鋼物流公司 河北 張家口 075100）

引言

內燃機車作為電氣技術上一項研究項目之一，在當前牽引動力設備的建設要求上，需要對其進行功能上的優化設計，使其能夠在運行過程中具有較高的穩定性。內燃機車110V電壓調整器的功能控制工作中，需要對其實施進一步優化，確保機車質量能具備較高的穩定性。

1 設計方案

基于當前舊設備運行情況存在的局限性，對電壓調整器進行功能上的優化設計，使其能夠在運行過程中保障機車的整體質量，該設計方案的功能與相關指標包含以下幾個方面：

1.1 蓄電池

在該環節的設計工作中，對其實施充電管理。一般情況下，蓄電池的充電方式包含限流充電、快速充電與浮充電。限流充電與快速充電為均充模式，電壓一般處在112V，浮充電一般處在108V的水平上。監控模塊在對蓄電池的放電壓檢測時，若電壓不高于97V，電壓調整器將處于均充、快速充電的狀態下，輸出電壓=112V，充電電流=45A。在持續進行充電的過程中，充電電流若不大于26A，隨即將充電模式轉換為浮充電模式，輸出電壓=108V。結合蓄電池工作溫度的變化情況，對不同廠家的蓄電池實施溫度補償，由于廠家在產品設計工藝與標準制定方面存在差異，在進行蓄電池補償的工作中，可根據主機的功能按鍵進行調整，避免出現蓄電池單節過充、欠充等情況。在系統工作電壓的控制上，需要將其設置為：DC70-130V，輸出電壓106-112V的范圍內。

1.2 新型電壓調整器

在該環節需要進行輸出電壓的分析工作，內燃機車輸出端電壓一般規定在（110±2）V的范圍內，新型電壓調整器在最高的輸出電壓上也處在該范圍內，為112V，該電壓與原車的技術要求相匹配，即內燃機車在固定發電端的電壓上，需控制在105-108V的范圍內，新型電壓調整器需保證最低電壓不高于107V。

從設計方案的相關標準制定上，可以看出機車新型電壓調整器在輸出電壓上需要處在106-112V的范圍內，內燃機車供電電壓需要處在105-112V的范圍內，確保內部軟件能夠處在合理的范圍內。

2 設計方案的實行

2.1 裝置構件

新型電壓調整器在裝置結構上，主要包含系統主機、蓄電池溫度檢測電路、蓄電池電流檢測電路以及蓄電池電壓檢測電路。系統主機包含的功能模塊主要涉及主控芯片、ADC采樣、PWM控制、顯示、人際交互截面以及通訊接口模塊等。。

2.2 內部裝置的運行原理

系統總體的框架結構設計中進行了相應配置，該具體的工作流程為，當機車處在正常運行的狀態下，發電機兩側實施并聯的電壓傳感器通過實施監控、檢測的功能，對蓄電池的電壓變化情況進行采樣與分析。系統主機應用傳感器電壓線信號對ADC采樣模塊進行轉化，以此取得蓄電池實時狀態下的電壓值。蓄電池正極電流傳感器的檢測工作中，對其電流與系統主機重復使用傳感器電壓信號經過ADC采樣模塊的方式，對蓄電池的電流情況進行獲取。在蓄電池內部結構上的溫度傳感器運行過程中，對蓄電池溫度值的調查情況，也運用ADC模塊進行轉化，使系統主機能夠順利獲取。系統主機在多個傳感器的作用下，對蓄電池的電壓、電流與溫度變化情況進行綜合性分析，該過程還可結合用戶對蓄電池充放電的具體要求進行相應設置。第一，需要使蓄電池溫度能夠對電壓實施補償，第二，在軟件內部P1的運行上，對蓄電池的充放電流、電壓的模式進行確認。最后借助系統主機的PWM模塊進行功率上的控制，以此對勵磁繞組的電流實施控制，調節發電機輸出電壓的大小情況。在實時數據與蓄電池的充放電數據信息上，需要將必要的充放電信息展示在機器的交互界面上，使其維護人員能夠根據反饋的數據信息實施監控。

2.3 系統主機設計

(1)主控芯片。該環節的設計工作需要在主控芯片模塊上應用32位DSP、12bit的AD以及DC/DC電源與逆變器等。此外，通過MCU的AD轉換系統應用與傳統傳感器進行應用，總的方式為BOOtloader+Application，此種方式在維護工作的制定與系統的升級工作上能夠提供較為便捷的方法。

(2)ADC采樣模塊。在該模塊的設計上，需要系統對機車蓄電池的電壓、電流與溫度變量進行采集，系統主機在外部傳感器的數據信息采集上，需要對相應的模擬信號實施采集與轉換，信號轉換模塊為ADC模塊，主控芯片通過采集到的電壓、電流與溫度信息依次進行總體上的判斷計算。

(3)PWM控制模塊。在該模塊的設計工作中，其應用方向主要針對機車蓄電池的電壓大小進行相應的調節。在系統主控芯片的輸出管理上，應用脈沖方波電壓、脈沖電壓控制系統主機上的功率開關管，開關管在運行勵磁繞組的控制模塊，對其電流大小進行相應控制。

(4)系統主機外圍電路。該模塊通常由蓄電池溫度檢測電路、蓄電池電流檢測電路以及蓄電池電壓檢測電路構成。

3 總結

本文通過電壓調整器的功能特點實施多角度理論研究與分析，結合機車運行的基本性質，對電壓調整器的功能優化設計提出了相應的設計思路及其注意事項?，F階段，內燃機車在電壓調整器的應用與功能設計上，還存在通用性上的不足，需要對其整體的功能結構與實施方式進行優化設計。