第六章 交直电力机车控制电路

第六章交直电力机车控制电路

§6.1概述

§6.2控制的联锁方法与机车重联

§6.3控制系统元件

§6.4闭环自动控制系统

§6.5典型机车控制系统

§6.1概述组成：司机控制器、低压电器、主辅电路各电器电磁线圈及触头联锁等。作用：控制主、辅电路中各电器动作。（操作司机控制台各按键开关和控制手柄的位置来实现）特点：直流、低压、小功率。一、控制电路的要求保证机车行车安全，便于操纵、运用、维修。（10个方面）如：改变机车运行状态（运行方向、牵引与制动的转换等），对F、B、V的调节等等。控制电路复杂，其故障也较多。§6.1概述二、控制方法与特点1、直接控制手动控制机车主电路。特点：简单、故障率低。应用：城市电车或工矿小功率电力机车。2、间接控制方法由司机控制器、按键开关或微机控制低压电器，再控制高压部分。特点：弱电控强电，操作轻巧灵便、安全可靠。应用：铁道电气化电力机车。三、控制电路的通用符号种类繁多，电路复杂。新国标（见讲义表6-1）。§6.1概述几点说明：（1）电气设备及电路符号旁边均标注代号。如，接触器线圈旁标注205KM，对应各联锁触头旁亦标注205KM。（2）导线是电气线路的一部分，标代号，并用字母表示类型、作用。（3）常开、常闭联锁，SS型采用“上开下闭、左开右闭”（6G等相反）（4）位置联锁（或指定位置联锁），指在哪一位置时接通（如位置转换开关），应标代号及何位置接通。（5）凸轮或鼓形控制器，以展开图表示。（6）较复杂电器，在电路旁附工作位置图表，如调压开关。§6.2控制的联锁方法与机车重联一、电器的常用联锁方法联锁须满足电路要求，有必要的故障运行电路，能对误操作能避免或补救。1、机械联锁作用：避免司机误操作造成的人身及设备安全。如驾驶控制器换向与调速手柄间的联锁，驾驶台按键与电钥匙的联锁，换向手柄、电钥匙与钥匙箱的联锁。2、电气联锁种类繁多，常用的有：

由若干联锁串联来控制某一电器的工作线圈。图6-1为3个串联联锁，a、b吸合和c释放状态时继电器J才能得电吸合。

（1）串联联锁图6-1串联联锁§6.2控制的联锁方法与机车重联特点：“与”逻辑控制，串联锁越多可靠性越差。（2）并联联锁由若干联锁并联来控制某一电器的工作线圈。如将图6-1的a、b、c改为并联，a、b任意为吸合或c为释放状态时继电器J都会得电吸合。特点：“或”逻辑控制。（应用：双重供电控制以确保重要供电的可靠性）（3）自持联锁

电器工作线圈前的电路中并有该电器本身的常开联锁。图6-2示，a合→J得电吸合，J常开闭合保持供电（即使a失电）。图6-2自持联锁

受自身触头的制约。特点：§6.2控制的联锁方法与机车重联应用：电器工作条件构成后可能消失又必须保持电器持续工作的场合。如劈相机起动中间继电器的联锁、劈相机接触器的联锁。（4）延时联锁电器线圈得失电与其联锁动作不同步。方法：铁芯加短路铜套，其所有联锁均延时；继电器加钟表机构来延时；短暂延时，如图工作线圈并电容，图6-3并电容延时

断电时电容对线圈放电来延时释放。

§6.2控制的联锁方法与机车重联延时联锁：图6-4所示。（a）通电延时吸合的常开联锁，（b）断电延时断开的常开联锁，（c）断电延时闭合的常闭联锁，（d）通电延时断开的常闭联锁。（5）经济电阻线路工作线圈控制回路接入经济电阻，提高电器动作的灵敏度（吸合、断开都可靠）。图6-5所示：通电时，J常闭R短路，电流大，J线圈安匝数高，利于吸合；J吸合，常闭开，R接入，电流减小，利于断开。图6-4延时联锁

图6-5经济电阻电路

§6.2控制的联锁方法与机车重联二、迂回电路及其防护含义：不该有电的电器或支路经其他支路“串电”而得电。原因：设计考虑不周，在多条控制线组合时产生；机车运用或检修中接错线。后果：误动作，破坏逻辑关系，造成电路工作紊乱。防护：电路中串防迂回二极管（单向导电来满足要求）三、机车重联多机车牵引（各车均可操作），通过多芯电缆联接由一名司机操纵多台机车（机车两端有多芯电缆插座）。被操纵车叫本务机车，非操纵车叫重联机车。注意：（1）同型机车重联。（电路相同，实现同步运行、减少内耗）（2）防止一车电器动作情况对另一台车电器动作的影响。

§6.2控制的联锁方法与机车重联图6-6示两车重联，图（a）若被操作车A故障不能吸合→两台车J均不能得电打开，即被操纵车的故障转移到未被操纵车上；反之，未被操纵车A因故障不能吸合，则两台车J仍正常工作，即掩盖了未被操纵车的故障。图（b）则防止此情况。

图6-6机车重联原理电路

(a)(b)（3）防止重联引起迂回电路。（4）两车Ⅰ、Ⅱ端反向连挂时，反向器应使机车行驶方向一致。（5）重联车故障时，本务车应有显示。（6）运行中有机车故障跳闸，排除后恢复时需另一台也要回到起动初态，使各车都丧失牵引力。（重联对机车质量及可靠性要求较高）

§6.3控制系统元件电力机车传动系统有调节装置、调节对象。调节装置：即控制元件，是信息处理装置。分类（按功能）：检测、控制、触发。一、检测元件1、电流与电压传感器（1）交流电流、电压的检测交流电流、电压互感器。定型交流电流互感器副边5A。注意：交流→按比例关系→反映并控制直流；电流互感副边需等效阻抗的匹配。（2）直流电压、电流检测用霍尔传感器、直流互感器或调制转换技术（隔离，因机车功率大，分流、分压器不安全）。

§6.3控制系统元件2、转速传感器模拟式：直流或交流测速发电机。数字式：光电、磁电、霍尔装置等。（1）直流测速发电机（模拟式）永磁式直流发电机，电势∝转速。优点：（比数字式）响应快、输出功率大、不需功放电路等。调制器检测直流电压：原理电路如图6-7所示。高压Ud→分压为Ud′→无触点开关K（4000HZ频率）轮流接通A和B→交流→变压器→降压。图6-7用调制解调器检测直流电压

原理：§6.3控制系统元件缺点：有接触换相器，温度影响电刷压降、磁滞回线、绕组压降→影响精度。（2）数字式转速→电脉冲特点：非接触式光电式：光源和光电传感器分别装在固定体上、带光栅的圆盘装在转动体上。磁电耦合式：永磁体装在转动体上、霍尔片装在固定体上。注意：转动圆盘的光栅数或转动体上的永磁体数将影响测量精度（误差）。测量方法：固定时间测脉冲数（适于高速），测脉冲间隔（适于低速）。§6.3控制系统元件3、霍尔传感器基于半导体元件中的电磁感应（霍尔效应）制成。原理如图6-8所示。（1）原理图中，霍尔基片一对侧面通入直流I、一对侧面穿过磁通（磁感应强度B），则另一对侧面有电荷堆积，形成霍尔电势UH输出（6-1）式中，KH为霍尔灵敏度（单位电流和单位磁感应强度作用下霍尔电势的大小）。（2）特点响应速度快、线性度好、结构简单和无接触→自动系统中图6-8霍尔元件原理

§6.3控制系统元件广为应用；但对温度较敏感，需温度补偿来提高测量精度。（3）应用固定I，UH∝B，则可测磁场。（如前述测转速即是）固定B，UH∝I，则可测直流电流（将电压→电流，则可测电压）。固定I，将电流或U转换成的电流→磁场，同样可测电流或电压。用I建立磁场和U转换成的I作工作电流，则UH∝P，可测功率（交直流均可）。4、光电耦合器由发光二极管、光敏三极管密封于金属或塑料壳内而构成。（1）原理§6.3控制系统元件发光二极管:PN结单向导电，正向偏压→电子、空穴复合→以光释放能量，光通量正比于电流。光敏三极管:类似NPN型，发光二极管的光照射光敏三极管发射结，集电极产生光电流，并为基极电流的β倍（β＞1）。（2）特点

结构简单、响应快，使电或磁隔离→抗干扰↑。（3）应用控制系统低压信息转换（提高抗干扰性能）。

（直流互感器:能电气隔离，输出功率大，电路简单，制造、使用、维护简便，有较好的测量准确度，电力机车常作直流电流（或电压）检测元件、反馈控制与保护元件）

图6-9光电耦合电路

§6.3控制系统元件二、控制元件1、给定积分器问题的提出：机车主电路τ小，随操作手柄快慢和进位大小，牵引电机电流急剧变化，影响机车电器设备安全和旅客的舒适度。因此，需给定积分器将司机给定的阶跃指令→线性变化→限制机车起动时电流变化的速度。（1）原理原理电路见图6-10。阶跃指令Ui，积分器输出为（6-2）u0与RC、Ui大小有关。图6-10简单给定积分器§6.3控制系统元件（2）6G机车给定积分器(图6-11电路)高比例放大（A01）:在ui下饱和输出UC=±15V→积分器A02输入UC为定值，与司机输入指令Ui大小和快慢无关。积分器(A02)：D3、D4与R14～R17组成两条支路，图6-116G型机车给定积分器

进级，突加指令Ui（22.5V），A01输出UC（-15V），D3通、D4止，积分充电电阻大，U0上升慢（P2微调），需6s达最大值10V；退级，Ui由22.5V跃变为0，A01输出§6.3控制系统元件

为+15V，D4通、D3止，积分器放电电阻小，U0下降快，只要0.7s就由10V回到0。特性如图示。负反馈：反相器A04与P1、R7组成。进级时U0正，经负反馈（-U0）及P1分压，与-15V共同加在A01的∑点；U0↑→负反馈↑，当与给指令、-15V叠加使∑点合成电压为零，A01输出从-15V回零，积分器停止积分，U0停止增长。可见，积分停止时U0的大小稳定并对应指令Ui的某一值。退级时Ui突降为0，积分U0不突变，则反馈后使A01∑点呈负电压，从而使A01正饱和（UC为+15V），使D3止D4通，其+15V经D4、R15使C2放电，线性下降。图6-12上升与下降延时特性

§6.3控制系统元件（注：为调节起初快、然后慢，平稳进入工作点，给定积分器输出U0须经比例调节器进行修正，才形成司机参考指令。6G车在图U0后接比例调节器（电路略），在U0的0～5V段比例系数大（为1.5），调节后为0～-7.5V；而在U0的5～10V段比例系数小（为0.5），调节后为-7.5～-10V。而8K车只用比例放大、积分器和反馈支路，积分器又兼作比例调节器，使电路简化，且效果也有改善。）2、函数发生器非线性控制，如图6-13示机车轮缘μN=f（V）特性。机车起动时，随V↑，电机I应随μN↓有所减小，以免F＞F粘max

而发生空转。

图6-13机车粘着限制

§6.3控制系统元件SS4车粘着力极限控制装置：电路如图6-14。比例放大器A1：输入ui∝V，当ui从零开始变化时，经电位器W2、W3提供的u2、u3使D2、D3均截止，反馈电阻为Rf1=R1，比例放大系数K1=R1/R，得特性图的oa段；随ui↑→u01变负，W2、W3提供的u2、u3减小，首先使D2导通，反馈为R1∥R2，K2=Rf2/R减小，有特性图的ab段；同理，随ui↑↑，D3也导通，有D2、D3均导图6-14粘着限制函数发生器(图中W4左边竖线不练A2)

图6-15三段折线模拟粘着曲线

§6.3控制系统元件

通，反馈为R1∥R2∥R3，K3=Rf3/R更小，有特性图的bc段。这里A1输出为三段折线，同理可得多段折线，其逼近曲线的精度提高。比例放大器A2：输入除u01外，还有经WZ稳压后由W4提供的电压，二电压极性相反，合成有近似图6-15粘着限制曲线。所以，A1、A2组成粘着限制曲线函数发生器。3、比例积分调节器比例积分（PI）调节器在机车无差调节自动控制中应用广泛。（1）典型PI

（电路如图6-16）图6-16PI调节器

有给定ui和检测负反馈uif，二者极性相反，其偏差量Δui对Cf充电或放电来调节输出uc。输入：§6.3控制系统元件反馈：Rf比例调节，使系统响应迅速；Cf无差调节（无Cf则为有差调节），只要ui≠uif，其Δui就对Cf充电或放电，使uc相应变化（A非饱和）；当ui＝uif，则无充放电，其输出uc稳定。注意：改变Rf、Cf大小可改变PI的响应速度，但易影响整个机车机电系统的稳定性和调节性能，则须对Rf和Cf进行合理选择。即：参照相似系统参数，经理论分析计算出近似值，在实际调试中再进行必要的修正

（2）SS车的PI（图6-17示电路）

SS车普遍采用（如SS3的调节板、110V电源屏稳压板等）。一个作主调节器，另一个作限制器，D1、D2组成最大选择。电路简单，但D1、D2压降影响控制的线性度，运放饱和也会出现死区。

电路：特点：图6-17SS型机车PI调节器

§6.3控制系统元件（3）8K机车的PI电路如图所示，克服上述缺点。D3、R3、R5（或D4、R4、R6）组成钳位电路，超过钳位值D3（或D4）就导通，防止运放器饱和；R1、C1和R2、C2接最大值输出端，排除二极管对控制线性度的影响；K1和K2用以避免不工作PI的RC对工作调节器时间常数的影响，K闭合，对应PI的电容接地而切除。图6-188K型机车PI调节器（J为比较器）

注：我国引进日本的直流可控硅调速系统，其调节器与8K车PI原理相似，主要的不同是用稳压管来钳位。

§6.3控制系统元件4、连续控制器多段桥整流，由一段过渡到另一段时需连续控制器，实现电压的连续平滑和负载电流的不间断。（1）6G机车的连续控制器

图6-196G型机车连续控制器

6G车主电路两段桥。图示连续控制器，UP1、UP2为偏置电压，输入ui（开环控制为给定积分器输出，闭环控制为PI调节器输出），输出uc1（或uc2）送交直叠加移相电路。A1、A2均为比例放大器，其输出uc1、uc2分别为（6-3）

§6.3控制系统元件

(6-4)设UP1=UP2=7.5V，当输入ui在0～10V变化，uc1=f(ui)、uc2=f(ui)关系如图6-20所示。①电机端压在0～450V：ui为0～5V，A1的uc1从7.5V～-7.5V线性变化，第Ⅰ半控桥α1从180º～0º；A2正饱和，uc2为7.5V，第Ⅱ半控桥锁闭（不工作）。②电机端压在450～900V：ui为5～图6-206G型机车连续控制特性

10V，A1负饱和输出uc1-7.5V，第Ⅰ半控桥满开放；而A2的uc27.5V～-7.5V线性变化，第Ⅱ半控桥的α2从180º～0º。当ui=10V时，uc1=uc2=﹣7.5V，α1、α2均0º而满开放，电机达额定电压900V。

§6.3控制系统元件注意：考虑换相λ期间整流电压为零，第Ⅱ半控桥应提前投入工作，则设偏置电压UP1=7.5V、UP2=6.5V，uc2变为图中的点划线（uc1不变）。在ui=4～5V间，两段半控桥是重叠交接过程，保证了牵引电机端压平滑无冲击。（2）SS4机车的连续控制器（四段经济桥，第Ⅰ、Ⅱ段移相桥工作，同6G车；然后过渡到开关桥（满开放），再以第Ⅰ、Ⅱ段移相原理进行第Ⅲ、第Ⅳ段桥的工作）如图6-21所示。输入ui，A1输出uc1（或uc3）、A2输出uc2（或uc4），偏置由+15V和0V（或-5V）提供两组。

图6-21SS4型机车连续控制器

电路：§6.3控制系统元件原理：第Ⅰ、Ⅱ段桥调节时，一组+15V、另一组0V（不起作用）偏置。ui从-10V～-5V，A1输出uc1从10V～-10V，α1从180º～0º，第Ⅰ桥工作至满开放；ui从-5V～0V，uc1保持-10V（第Ⅰ桥满开放），而A2输出uc2从10V～-10V，α2从180º～0º，第Ⅱ桥工作至满开放。然后瞬间过渡到开关桥满开放。接着进入第Ⅲ、Ⅳ段桥调节，一组+15V、另一组-5V偏置，在ui从0V～10V时再次由A1、A2重复前述移相控制过程。选择合适的偏置电阻参数，可实现图6-22示的移相特性。

图6-22SS4型机车连续控制特性

§6.3控制系统元件5、调制/解调器多机车重联，前后机车间达近百米，模拟信号传递因衰减使前后牵引力不均。8K车，本务车电流指令定频脉宽调制后传送，重联车接到后独立进行解调。定频脉宽调制：原理如图6-23。输入为恒三角波调制、被调制A（直流），输出为f一定（同三角波）、脉宽与A成比例的脉冲波。一般调制深度m=(A/Um)≤1。(a)(b)图6-23调制原理

解调：滤掉脉冲波中高次谐波→模拟量A。

§6.3控制系统元件注意：正常条件下，解调后精度为50mV，对应于前后机车电机电流偏差12.5A左右。即便在电源偏差、负载波动和临界温度等最不利情况下，偏差也不超50A。因精度要求高，且要与110V电源隔离，则要求元器件的精度及温度系较高。6、水平比较电路（1）原理电路:施密特触发电路，有回差特性，如图6-24示。正反馈，饱和输出13.5V（绝对值）。

图6-24水平比较器电路及特性

(a)

(b)

§6.3控制系统元件翻转条件：据输入电流近似为0，可得∑、∑′点电压为当u1+u2=0时，代入参数得U∑≈0.65V，运放负饱和u0=﹣13.5V；这时正反馈有U∑′≈﹣0.135V，从而维持运放负饱和。根据运放U∑=U∑′有(6-5)得翻转条件为

(6-6)特性：电路负饱和，代入图中参数得u1+u2=﹣1.62V，此刻翻转为正饱和（u0=13.5V）。即：当（u1+u2）由大变小到小于-1.62V时，电路才由负饱和翻转为正饱和（u0=13.5V）。

§6.3控制系统元件电路正饱和，正反馈U∑≈0.135V。将u0=13.5V和其他参数代入上式，得u1+u2=﹣1.11V，此刻电路翻转为负饱和。即：当（u1+u2）由小变大到大于-1.11V时，电路才由正饱和翻转为负饱和（u0=﹣13.5V）。特性曲线回差宽度与R1/R有关。（2）6G机车的水平比较电路图6-256G型机车空转检测电路

如图6-25所示。检测空转信号，输入为同转向架三电机电流检测信号。每一水平比较（A1～A3）的输入：对应电机电流信号；三电机最大电流信号，（由二极管或门选出后经反相器A提供）。

电路：应用：§6.3控制系统元件原理：电机空转时n↑而I↓，据I减小程度判断空转：与Imax相差10％的额定电流时，该电机空转。三比较器输出经最大选择器选出空转信号，然后送去进行撒砂控制和反馈到电流调节器使电流参考指令降低35％，减小F以防空转的进一步发展。注意：①同理，6G车还用于二转向架空转检测。②检测和调节是在发生空转以后，不能在恢复再粘着平衡点之前防止空转发展；③因转向架供电，受同一控制，则空转时将三电机电压都减小，这不符合实际要求。8K和SS4等车已不再用。另：SS4机车用于移相桥向开关桥（第Ⅱ段向第Ⅲ段）过渡上，做到精确可靠，保证在电机端压达1/2额定值且网压过零时过渡，以免过渡过程中的电流冲击或中断。

§6.3控制系统元件三、触发系统元件1、触发分类（1）按线路结构分：单通道、多通道触发系统。单通道：只有一套移相、脉冲形成装置，脉冲经分配器和放大再分配给不同的桥臂。多通道：各桥臂有各自的触发系统（包括移相、脉冲形成、放大）。注：SS车用结构相同、相位差180º的两通道触发系统。因两通道参数不完全相同，则正负半周控制角有差异，则变压器绕组有直流磁化磁势，影响机车μ。（2）按控制的逻辑关系分：不对称、对称触发，分别用于半控桥、全控桥。§6.3控制系统元件2、触发信号及功放电路

（1）触发信号要求：①足够的幅值。（因可控硅门极伏安特性分散性大，与温度有关，则触发信号须，以保都可靠导通）②一定的持续时间。由主电路决定，一般不小于100～150μs。波形：如图6-26所示。（a）为单脉冲，（b）为二级脉冲，（c）为短时脉冲列，（d）为长时脉冲，（e）为长时脉冲列。

图6-26触发信号波形

§6.3控制系统元件6G车:两段半控桥整流，用二级脉冲，功放如图示。通道1、2对应正、负半周触发脉冲。如通道1，前级单稳1.5ms宽方波加T11基极，射极输出控制T12。T12通，先是110V经脉冲变压器B1放电，B1副边输出16V尖峰电压；当C放电到24V时，由24V稳压源保证B1副边2.9V电压输出。B1输出送可控硅的门极。图6-276G型机车二级脉冲功放电路

§6.3控制系统元件SS3、SS4等车：用短时脉冲列，功放如图示。原理与6G车相似，但输入方波4ms宽，且以3000HZ振荡作脉冲能源，T12通时经整流成6000HZ脉冲列加RL，RL取出送脉冲变压器功放，然后再送可控硅门极。

图6-28脉冲列功放电路

§6.3控制系统元件3、移相与脉冲形成移相：指控制角α在180º～0内可调。移相电路：有阻容、单结晶体管，用于小功率整流，脉冲可直接加可控硅门极；交直流叠加、锯齿波与直流叠加，用于大功率整流，脉冲须经隔离脉冲变压器加可控硅门极相接。

电力机车普遍采用交直流叠加移相电路，有串联、并联叠加，后者防干扰性能优。6G机车采用串联叠加，SS3、SS4等采用并联叠加。交直流串联叠加移相：如图6-29（a）。设电源正弦，经同步电路移相90º为余弦ur（如图（b））。T基极Ub为余弦ur与直流控制UC（比例积分调节器输出，多段桥时为连续控制器输出）的叠加。图（c）为UC=Urm（ur的幅值），Ub在ωt=0～180º内为正，T通输§6.3控制系统元件出低电平，控制单稳电路输出低电平而没有脉冲输出，即为α=180º。图（d）为UC=0，Ub在ωt=0～90º内为正，T通；Ub在ωt=90º～180º内为负，T截止，在ωt=90º处，T截止输出高电平，控制单稳电路输出高电平而有脉冲输出，即为α=90º。图（e）为UC=﹣Urm，Ub在ωt=0～180º内为负，T止，在ωt=0处有脉冲信号输出，即为α=0º。可见，当UC在Urm～-Urm内可调，α在180º～0内可调。可见：在T截止处产生触发。

(a)图6-29交直流串联叠加移相

§6.3控制系统元件优点：主电路的Ud与控制UC线性。因为，由ur=UC（相交处ωt=α）可得cosα=UC/Urm，将其代入半控桥的Ud=0.5Ud0（1+cosα）或全控桥的Ud=Ud0cosα，不难看出Ud与UC线性。缺点：电源电压波动和畸变影响α，因而需要同步电路。4、同步电路同步：指同步电压（如ur）与电源电压保持一定的相位关系，确保可控硅受正压时有触发脉冲。同步电路作用：使ur超前电源90º，输出送移相电路。（1）LC移相同步电路组成：变压器副边与线性电感线圈L、电容C串联，如图6-30（a）所示。§6.3控制系统元件原理：谐振时电流与变压器副边电压同相，则电容uc滞后副边电压90º，变压器反相，则uc超前原边电压90º，从而获得同步电压（ur）。（电容兼高次谐波滤波（高次谐波电压由电感承受））。应用：6G机车。（2）RC移相同步电路电路：变压器副边与两节RC电路组成，如图6-30（b）所示。原理：RC电流超前变压器副边电压角，则C端压滞后副边电压（90º-）。两节RC，可移相90º，得超前网压90º的余弦同步电压。应用：SS3、SS4等。图6-30移相同步电路

(a)(b)§6.3控制系统元件5、单稳电路

决定脉宽。输入为移相电路输出作，输出送脉冲功放。6G车:1.5ms脉宽单稳电路如图6-31。输入零，T1止，C充电左正右负；T2通，输出低电平。有移相脉冲，T1通，C经T1放电，使T2止，输出高电平，R1正反馈加速T1通。C放电到零，反向充电为左负右正，到一定值T2通，使T1止，输出回到低电平。①正反馈使电路翻转迅速。输出高电平宽取决于时间常数RC，与输入移相脉冲宽度无关，调RC参数可得1.5ms宽脉冲。

②SS3、SS4车单稳电路与上述基本类似，产生的脉冲宽度为4ms。

注意：图6-31单稳电路

§6.3控制系统元件6、脉冲变压器输出电路典型电路：如图6-32所示。作用：放大信号，隔离主、控电路。说明：①接地，屏蔽干扰。②输出并C2和串D、R，防外界干扰：C2滤高频干扰，增加dv/dt承受能力，但C2不宜太大，否则严重影响脉冲前沿上升率；串R限制最大触发电流和调整门极的负载特性，使门极功耗不超过允许值。注意：设计时，力求脉冲变压器体积小，可节材、改善性能（尺寸小，副边电压上升快，有利导通可控硅。但减小尺寸，需适当提高脉冲频率。SS3、SS4机车脉冲列的脉冲频率为6000HZ）。图6-32脉冲功放输出电路

§6.4闭环自动控制系统

电子技术发展及计算机技术的应用，已由SS1部分环节自控→整台机车自控，乃至微机控制。自控简化司机操纵，改善机车性能，向无人驾驶发展。一、自动控制基本概念1、开环自动控制含义：系统按一定变化规律自动调节达到目标。如SS1、8G调压开关调速。特点：按确定规律自动调节，被控结果对控制过程无影响，某因素影响调节过程时既定任务就不能完成。组成：控制器、被控对象。举例：SS1车，司机调速手柄SK1（或SK2）置“快”位，伺服电机§6.4闭环自动控制系统

连续转动，调压开关连续进到33级，电压达最高、速度最高。（手柄置“快”位是输入，伺服电机、接触器、调压开关等是控制器，变压器是被控对象，而输出是电压）注意：开环自动控制结构简单、成本低，但调节性能差。2、闭环自动控制含义：系统输出以一定方式反馈到输入（或中间环节），自动调节达到输入给定的目标。特点：输出的一部分反馈到输入来自动进行调节，使控制结果与控制过程相联系、输出与输入相联系。开环的基础上增加测量机构和比较机构。组成：§6.4闭环自动控制系统举例：压缩机控制。司机按下“压缩机”按钮，总风缸风压小于700kPa时压力调节器接通电源使压缩机工作，而高于900kPa时则相反。(去掉压力检测、调节器就是开环的，压缩机将一直工作。力调节器整定值是输入，压缩机电机是控制机构，压缩机是执行机构，压力调节器是测量机构和比较机构，总风缸的风压是输出信号）种类：单闭环、双闭环、多闭环控制。（1）单闭环自动控制系统含义：检测一个输出量，一条反馈。如单一恒流、恒速调节。恒流调节用于机车的起动。随V↑，电机反电势↑，检测电枢电流反馈来控制电机电压↑，使起动电流按粘着条件维持在最大值，即F维持在最大值。（SS1车安装恒流起动自动调节装置后，F起提高13～18％，坡停起动功率发挥提高2～4倍）恒速调节用于机车起动后的运行控制。§6.4闭环自动控制系统（2）双闭环自动控制系统含义：检测两个输出量，两条反馈。如恒流、恒速控制。（3）多闭环自动控制系统含义：检测多个输出量，多条反馈。如恒压、恒流、恒速控制。3、控制系统的主要指标（1）系统稳定性指系统在扰动影响下保持平衡状态的性能。（衡量控制系统特性的重要指标）扰动：自控中，对输出产生影响的其他因素。如：电压控制中的网压波动、压缩风机控制中的空气消耗与管道泄漏等。（2）系统品质因数指系统在扰动下返回平衡状态的过程情况。§6.4闭环自动控制系统包括：输出瞬态响应振荡次数n、超调量p、调整时间t调等，t调反映系统跟随性能，p反映系统稳定情况，二者相互矛盾。（3）系统误差指系统瞬态结束后稳态输出与输入要求的输出间的偏差。时域：动态性能指标，较直观。频域：开环对数幅频特性截止频率反映系统的快速性能，相角稳定余量或闭环幅频特性的谐振峰值表示系统的稳定性。二、电力机车自动控制系统数学模型

系统动态特性的数学表达式，叫数学模型。（分析研究和设计系统，须先建模。即将系统工程近似为线性定常系统，列微分方程，再拉氏变换得系统传函）§6.4闭环自动控制系统1、可控硅整流器传递函数

输入是触发控制Uk，输出是理想空载Ud0。因从发生△Uk到产生△Ud0间不可控，即有失控时间TS，则可视为纯滞后放大环节。（TS与△Uk的发生时刻有关，是随机变量，但往往取常值来分析计算）

TS较小、且频带不宽时，或TS远小于系统其他环节时间常数时，该环节可近似成一阶惯性环节。（6-7）2、检测装置传递函数因实际中检测装置τ及滤波τ，均具有惯性环节特征，有类似可控硅的传函（（6-7）式）。

§6.4闭环自动控制系统3、调节器传递函数调节器是交直电力机车闭环自控系统的心脏，其结构和参数决定控制系统性能。目前机车基本仍是传统的比例（P）、积分（I）、比例积分（PI）调节器等。①P调节器：若增益KP，则传函为（6-8）②I调节器：输入误差信号对时间的积分，其传函为（6-9）式中，τ为积分时间常数。③PI调节器：比例控制，稳态输出，但有稳态误差；积分控制，稳态误差为零，稳定输出，但积分常导致系统不稳，或使动态性能变坏（如输出超调和过分振荡等）。二者组合，拥有二者之优点，其传函为

§6.4闭环自动控制系统

（6-10）

PI调节的系统误差为零，有满意的动态性能。故机车闭环自控系统广泛应用。4、串励直流牵引电动机传递函数串励电机，励磁变，有非线性微分方程式。励磁不饱和→小偏量原理将非线性元件线性化。分析方法：物理模型→电压平衡方程式与反电势、转矩平衡方程式与电磁转矩→拉氏变换→得传函，但用小偏量。结论：串励直流电机空载为二阶系统

图6-33串励电机空载传递函数框图

§6.4闭环自动控制系统负载转矩：将负载转矩影响折算为△IL，忽略风阻（W=0），可得串励电机动态分析常用结构形式的传函框图（框图如图6-34示）。注意：工程上，可忽略τd0将串励电机空载简化成一阶系统。

6-33他励电机传函数框图

最初只在一些环节上自动控制，目前已对整台机车自动控制，简化了司机的操纵，改善了机车的性能。仅一条反馈支路，只一个PI调节器，只对一个量进行恒值控制。

三、电力机车闭环控制系统1、单闭环控制系统§6.4闭环自动控制系统（1）单闭环恒流控制结构框图:如图6-34所示。组成：驾驶控制器（给定指令）、给定器（对指令修正）、比较器、电流调节器、移相器、放大器和电流反馈系统等。（这些电路本章第三节已讲过）图6-34恒流控制结构图

§6.4闭环自动控制系统原理：偏差原理。检测反馈uif与给定ui比较，偏差△ui经电流调节输出直流控制信号uc，并经连续控制（图中未画出）变换送移相器，与移相器中的同步信号比较，产生相位与uc成一定函数关系的脉冲信号，触发单稳电路，经功放→一定波形、幅值和持续宽度的脉冲波，去触发硅机组。

PI是无差调节系统。只要给定ui与反馈uif大小不相等，就有偏差，对反馈电容进行充放电使输出uc相应变化；一旦ui与uif大小相等，就无偏差，电路输出稳定的uc。稳态时，△ui为零，反馈电容相当于把运放输入与输出间反馈断开，调节器开环状态。严格讲，运放开环增益不为无穷大，稳态时的△ui接近为零（微小静差），是近似无静差调节系统。应用：主要是机车恒流起动，充分利用F粘，使机车起动平稳。如6G、SS3等。

§6.4闭环自动控制系统举例：6G车，驾驶控制器给定指令0～23±0.2V，经指令组件后为0～22.5±0.2V，代表电机电流的大小。给定器（见本章第三节）使其按所需的速率上升或下降，而与手柄操作速度无关，其上升缓慢（约6s）以减少负载电流或牵引力的冲击，而下降快（约0.7s）利于三种工况（牵引、惰行、电气制动）间的快速转换。电流反馈信号，由直流互感器检测同转向架三电机的电流，取最大值来获得。SS3、SS4等，恒流控制原理大致同6G，仅个别环节实现方法上稍有差别。（2）单闭环恒速控制原理框图：与单闭环恒流控制相似，只是给定指令（电压）代表电机转速n，检测n来反馈，采用速度调节器（仍为PI）。原理：基本与恒流控制相同。§6.4闭环自动控制系统恒速电气（电阻或再生）制动，连续下坡有意义。（3）单闭环恒压控制类似单闭环恒流控制，只是给定指令代表电机端压，检测电机端压来反馈，然后进行比较调节器。2、双闭环控制系统两条反馈支路，两个PI调节器，恒值控制两个量。恒流、恒速双闭环自动控制系统：结构框图：如图6-35所示。速度主反馈，电流局部反馈。给定速度un与速度反馈unf比较，偏差△un经速度PI输出ui电流调节信号；ui与电流反馈uif比较，△ui经电流PI输出直流控制电压uc去控制产生触发脉冲，从而控制牵引电机端电压，保证在给定速度下运转。§6.4闭环自动控制系统稳态的△un和△ui几乎为零，调节器处于开环状态，而开环放大系数很大，因而系统是无差系统。起动调节过程：第一阶段:起动。突加转速给定un，列车惯性大，n上升慢，△un大，速度调节器饱和，失去调节作用，速度环开环，输出ui

图6-35恒流、恒速双闭环控制结构图

§6.4闭环自动控制系统最大（饱和限幅决定），△ui最大，经电流调节器控制Ud迅速增大，Id也迅速增大至最大起动电流。第二阶段：加速。随Id↑→△ui↓；因控制电路电磁惯性→Id超调→△ui改变极性（为负），电流调节器控制Ud开始↓，Id回到恒定，但大Id→M电磁＞M负载→电机加速。第三阶段：最大电流加速起动（双环起动过程主要阶段）。速度调节器仍饱和，仍单闭环恒流控制。Id恒在最大，电机恒加速，电机反电势及端压线性增大。第四阶段：双闭环控制。电机n达给定值，因起动电流大于负载电流及列车惯性，n继续上升而超调，△un改变极性，速度调节器退出饱和起调节作用，系统进入双闭环控制。速度调节主导，电流调节紧跟其输出而变化。速度调节，ui开始↓→Id从最大迅速↓。第五阶段：n达最高后，Id↓到小于负载电流，n开始下降，当n

§6.4闭环自动控制系统等于给定时，电机的转矩和电压方程式都达到平衡。至此，起动调节过程结束。运行调速调节：与起动相似，只是速度起点和终点不同，而n和Id达稳定前的过程相同。SS4车：采用恒压、恒流双闭环控制，有电压、电流指令两个手柄。

①恒压运行时，电流手柄置高位不起调节作用，电压环调节维持恒定；当电流超限时，电流环起调节作用，保证电流不超限，而电压将自动下降。

②恒流运行时，电压手柄置高位不起调节作用，电流环起调节作用，调节电机电压使其电流维持恒定不变；当电压超限时，电压环起调节作用，以保证电压不超限。§6.5典型机车控制系统不同的机车有不同的控制。简介典型机车。（SS1调压开关调压，开环控制）一、SS3型机电力车控制系统SS3调压开关与可控硅移相调压结合实现无级调压，有级与无级间逻辑关系严格，控制特殊，系统较复杂，对可靠性有一定影响。1、牵引工况控制控制方式：恒流闭环控制。特点：恒流起动加速和恒流运行（0～800A±5％），充分利用粘着极限；自动限制电机额压1550V；调压开关换接不带电弧，以免触头烧损。框图：如图6-36所示。§6.5典型机车控制系统原理：指令由操作手柄给出，反馈为六电机电流的最大者。①起动：电机电压低（反馈小），限压给定大，电压调节负饱

图6-36SS3型机车牵引工况控制框图

§6.5典型机车控制系统

和（﹣11V），而电流调节0～﹣9V间，则最大选择选电流调节输出；无降位，数模转换输出0V，最小选择选电流调节输出。则形成恒流闭环控制（恒在手柄给定值）。②加速：随n↑→E↑，电流调节控制α从180º移向0º。当α=0º时，升压控制调压开关自动升级。升级中，电流调节器返“0”，α返180º。在新级位上，α从180º移向0º。如此重复，UD不断升高，最高可达额定值1550V。UD＜1550V，恒流闭环控制；UD=1550V，反馈与限压给定相等，电压调节退出饱和；当电压调节高于电流调节，电压调节器工作，进入电压闭环控制限压（1550V）。若再增速，因电机端压（UD）恒定，电流将减小，牵引力沿电机额压下自然特性变化，则工作在限压工况。所以，牵引工况时是恒流、限压控制系统。§6.5典型机车控制系统注意：运行在八级（即限压），因U网↑或I负↓使可控硅交流侧阻抗压降↓，尽管可控硅全封锁，UD仍不恒定，甚至超最大值1650V。则超压保护环节起作用，首先使退位计数器置“0”，3s后调压开关自动退一级，在新的级位上限压环再限UD为1550V。③降位：手柄由“升”回“固”位，电流指令0，电流调节输出0。手柄推“降”位，发降位指令，调压开关退级。退级过程：退位计数器四进制，手柄推“降”位四次分别计1、2、3、0，经“D/A”转换为﹣5.5V、﹣3.7V、﹣1.9V、0V，最小值选择此值控制产生α分别为70º、100º、130º、180°。同时，推第一次时调压开关退一级后控制继电器断开调压开关退级电路，推第四次时控制继电器接通调压开关退级电路。§6.5典型机车控制系统注意：每推四次“降”位，调压开关退一大级，其中移相控制退4小级。调压开关8级退位，前7级有移相控制28次小级退位，第8级为无级退位。2、制动工况控制

手柄给励磁电流指令，励磁电流恒定（0～700A±5％），不受网压波动及绕组发热影响，并自动限制制动电流，不超最大允许值420A±5％。框图：如图6-37所示。原理：给定励磁与反馈励磁比较，经励磁电流调节送最大值选择器。当IL小或V低时，IZ不大，其反馈与IZmax给定比较，使制动电流调节器负饱和（约-11V）。最大值选择励磁电流调节信号，产生脉冲控制励磁电流。形成恒励磁电流闭环控制，原理同牵引电流调节，保证IL恒定在手柄给定值上。§6.5典型机车控制系统在一定IL下，当V较高，IZ达最大给定IZmax（420A），IZ反馈与IZmax相当，制动电流调节器退出负饱和；当V高使IZ进一步增大，最大值选择制动电流调节信号，进入制动电流闭环控制，自动后移触发脉冲减小IL，保证IZ不超过最大制动电流限制。所以，制动工况是恒励磁电流、限制动电流控制。综上:SS3是单环恒值控制，另一环只在超值时限幅。图6-37SS3型机车制动工况控制框图§6.5典型机车控制系统二、SS4（SS4改）型电力机车控制系统

SS4用恒压、恒流双环控制，电压给定为主、电流给定为辅。恒压运行是恒压、限流闭环控制，恒流运行则相反。2（B0—B0），每个转向架有一套控制系统，如图6-38所示。

图6-38SS4型机车控制系统框图

§6.5典型机车控制系统1、恒压运行（1）恒压控制操作：电流手柄置高给定值，电流环不参与调节；操作电压（主）手柄，UD↑，机车加速；当电压手柄停留在某一位上，则保持在这一恒定电压下运行。注意：若ID超电流手柄预选值，则电流环作用，UD自动下降，维持ID不超限，不是恒压运行。当ID不再超限或增加电流手柄级位，又自动恒压运行。（2）电压给定给定电压标幺值Ud*：控制器调速手柄级位（或角度）标么值X*的对数，即

（6-11）

§6.5典型机车控制系统式中，Ud*=Ud/1010（1010V为电机额压），X*=X/32（32为最高级位，对应1010V）。注意：采用对数，使Ud*低级位上升平缓、高级位上升较快，以适应电机牵引特性F=f(V)在低级位时较陡、高级位时较缓的特点，从而使机车恒压起动时牵引力的变化较为均匀。（3）电压手柄（主）有32个级，每级转10º，共320º。每10º（1级）有刻度表示，每40º有级位数表示，即4、8、12、16、20、24、28、32八大级。手柄在八大级位处有手感。主手柄带动特殊函数电位器，其阻值即为Ud*给定函数。

2、恒流运行（1）恒流控制

§6.5典型机车控制系统操作：电压手柄置高给定值，电压环不作用；操作电流（辅）手柄，ID↑；在电流手柄限流值处恒流运行。恒流起动加速，当UD超过电压手柄值，电压环起作用，限制UD升高，其ID达不到恒流值，若增加电压手柄级位，则又可按恒流运行。（2）电流给定给定电枢电流标幺值Id*：为指数函数，即（6-12）式中，Id*=Id/1260，电机1.5倍的额定电流为1260A，稍大于起动电流（1200A）。注意：采用指数，使低级位Id*上升快，尔后上升慢，起动小转角可得到较大电流或牵引力。恒流控制的起动平稳性好。辅助手轮带动特殊函数电位器产生Id*给定。§6.5典型机车控制系统（3）三种操作方式

主、辅手轮同轴，均旋转320º。二者间有离合器，按下离合器同步旋转，拉开离合器独立旋转；二者之一在0位无Ud输出，二者均离开0位才有电压输出。三种操作方式及相应的控制特性：①同步旋转方式。是Ud*与Id*同时给定的双重控制方式，一般在牵引时用。②恒Ud*控制方式。先将Id*手轮旋转20º（对应I起1200A），再逐步旋转Ud*手轮。坡停重载起动时采用，可获得较大的F起，并较充分利用恒Ud*时的F=f(V)的陡特性，再粘着性能好。③恒Id*控制方式。先将Ud*手轮旋转至32位（320º），再逐步旋转Id*手轮。轻载快速起动时采用，有较平稳的起动性能。不宜重载起动，因易发生空转。

§6.5典型机车控制系统（4）各环节电路①粘着限制环节。目的：充分发挥F，ID不过大、不超粘着限、不空转。输入：有给定电流指令（经给定积分延时）、“速度-粘着”限制允许的电流限制信号，由最小选择器选出小者；输出作电流PI调节器的参考电流IREF（0～10V）。两种情况：电流手柄给定指令低于粘着限制线时，输出限流值随手柄位变化；电流指令高于粘着限制线时，输出限流值取决于粘着限制线的数值。关于粘着限制线，因机车牵引时有轴重转移，则前后转向架的粘着限制线是不相同的。②最大选择器选出电压PI、电流PI调节器输出的大者，输出（0～-10V）经“单-双”边变换为-10～+10V移相控制电压，然后分两路分别控制移相桥RM1、RM2与开关桥RM3。③连续控制器。输出控制产生触发脉冲（见本章第三节）。

§6.5典型机车控制系统对第Ⅱ调节区→第Ⅲ调节区：

过渡前时刻，α1、α2均为0º（满导通）和α3为180º（闭锁）；过渡后时刻，α1、α2为180º和α3为0º。过渡：框图中，uc为0V时移相检测输出高电平，电机端压U额/2时检测为高电平，网压过零时检测为高电平；输入逻辑（与非）开关三者均高→输出低电平→送开关移相电路；其输出两开关量，一是使α3从180º跳变为0º的控制电压（从10V跳变为-10V），另一是连续控制器的偏置电压（从0V跳变-5V），前者使α3为0º满开放RM3，后者使连续控制器输出从-10V跳变为10V→α1、α2为180º来锁闭RM1、RM2。注意：因换向有重叠角λ，需有αmin（一般5.3º）＞λ。因电路数微秒可完成逻辑转换，则须数百微秒（5.3º对应294微秒）再按转换后逻辑关系进行控制。§6.5典型机车控制系统④“单-双”边变换。作用，将单极性→双极性。电路，图示反相加法比例放大。在ui为0V时校准，调可变电位器（为5V）使放大器输出-10V；则有u0=（-2ui-10），实现将0～-10V变换成-10～+10V。⑤移相检测。作用，检测控制电压uc（-10～+10V）中的0V。电路，图示水平比较器。正反馈使∑′处近似0V，当uc从-10V到0V时，运放输出由高变为低，T由通→止，输出高电平，将uc=0V检测出。

图6-39单-双边变换电路

图6-40移相检测电路§6.5典型机车控制系统⑥电机U额/2检测。电路如图6-41示，是水平比较器。输入，一是正比于网压的u经整流所得（与ud相反）；二是与电机端压正比的ud，由直流电压互感器得，在0～6.75V间变化，当3.375V时对应U额/2。二者比较，目的是消除网压波动对电机端压的影响，因影响相同。图6-41牵引电机端电压检测

§6.5典型机车控制系统注意：SS4车控制系统中的延时（给定积分）、PI调节、粘着函数发生器、连续控制器、水平比较器等，见本章第三节。3、SS4改型机车控制系统

SS4改不等分三段绕组、三段半控桥，无移相桥向开关桥过渡，控制较SS4简单。但采用恒速、恒流双环控制，速度外环是主反馈，电流内环是局部反馈。控制器（调速手轮）：给定速度（电压）与速度反馈（电压）比较，经速度PI调节得电流信号，再与电流反馈比较，然后由电流PI调节输出控制形成触发脉冲。则一旦给定速度，也就给定了相应的电流。控制的基本原理相似于SS4。注意：当调速手轮在6大级以上时，可三级削磁调速，由换相手柄来控制。§6.5典型机车控制系统三、SS8（SS9）型电力机车控制系统1、SS8控制系统

速度、电流双环控制，电压限制环作辅助控制，框图如图6-42示。恒流起动，准恒速运行。图6-42SS8（SS9）型机车控制原理框图

§6.5典型机车控制系统控制：有传统的有触点控制，如控制器调速（起动、加速、减速等）指令给定；有微机控制牵引与制动、空电联合制动、防空转∕滑行保护、自动过分相、速度分级等。主控80186单板机，再加其他控制微机及电路，组成微机控制系统。调速控制：微机接收到牵引（或制动）指令及已构成的信号，就可据控制手轮的V信号进行V控制。控制手轮给定V信号（电压量），有0～18级，对应电压0～15V。牵引时，控制手轮从机械零位顺时针转，可调0～18级，每增一级就增速10㎞/h；电阻制动时，控制手轮从机械零位逆时针转，可调18～1级，每减一级就减速10㎞/h。调速还包含微机控制无级削磁。在牵引的18级内，只要整流电压达牵引电机二次限压值（1100V），而控制手轮仍在进级，电路自动转入无级削磁（最深达0.43），此后维持电机限压值不变。§6.5典型机车控制系统2、SS9控制系统与SS8相似，但电压限制不同，速度在100㎞/h内时限压1000V，高于105㎞/h时限压1100V，达1100V时自动转入无级削磁（最深达0.43）。SS8四轴，而SS9六轴，但都是两套相同控制系统对二转向架电机进行控制。四、6K型电力机车控制系统6K有两套同样的三菱PHAI-16微机系统，控制二转向架的三台复励电机及相应电路。重联时，本务与重联车间可交换信息，实现本务车对重联车的控制。

§6.5典型机车控制系统1、PHAI-16微机系统的主要功能（1）恒速运行控制据测速Vf、主控制给定Vp→偏差△V，决定运行状态（牵引、惰性还是制动），作出速度控制曲线，再自动控制F或B，使V达主控器给定的速度。速度控制曲线作法：牵引工况，使电枢给定值Ip与△V正比增加，但Ip不超限电流指令值；据Vf计算加速度a，当a超限时，应从Ip中减去此a算出的修正量，以防a过大而空转；据Ud极限值对Ip进行限制。制动工况，“空-电”联合制动，使给定制动力矩值与△V正比增加，但不超力矩极限值，以免出现滑行。（2）恒压运行控制基本同恒速，这里主控器档位是电压指令；高位削磁系数与电压指令值对应。§6.5典型机车控制系统（3）轴重转移补偿控制给定电枢Ip下，减小前转向架电机电流（即牵引力）、增大后转向架电机电流，充分发挥F和防加速时轴重转移引起的前轮空转。对前、后的补偿值不同。（4）牵引控制不同速度区，按图示特性控制主整流、励磁整流。电枢电压Ec和电流Ia、励磁If，Ⅰ区恒Ia（=If）控制，Ⅰ、Ⅱ区恒Ia控制，Ⅱ、Ⅲ区恒Ec控制，Ⅲ区恒Ia/If控制。

:低速，主整流电压低，作恒流控制；高速，主整流电流减少，作恒压控制。牵引，取恒流、恒压的小值作主整流器的触发指令，二控制方式平滑过渡。

图6-43牵引特性控制曲线

主整流器控制§6.5典型机车控制系统司机操纵台有可调限流值设定器，对加速时的Ia进行限制。励磁整流器控制:高速区，控制他励绕组的励磁，实现规定的削磁（恒速运行时自动设定磁场削弱系数）。有最深削磁限。（5）制动控制三种情况：①恒速中的自动制动。速度超过手柄给定，自动转入电阻制动而减速；但下大坡道，速度超一定值，故障显示器“用空气制动”灯亮，提醒司机空气制动。②抑速制动。手柄置“制动”位，电阻制动力矩由主控器的抑速级位给定。③停车制动。操纵制动阀，管内压缩空气减压量经变换器→成正比电信号→力矩控制电路→控制他励电流，得相应电阻制动力矩。

§6.5典型机车控制系统抑速制动加停车制动:则选二者大值送力矩控制回路。低速可加馈制动。注意：停车制动，当检测到电阻制动力上升沿，截断阀切除机车空气制动仅对列车。电气制动控制：按图示特性，T为实际电阻制动力矩。有恒If、恒T、恒Ia三个区，控制Ia和If，也是控制制动力矩。

图6-44电气制动控制曲线

先恒Ia控制（最大），随V↓控制If↑，使T↑；然后恒T控制，当T达给定值，在增If的同时控制Ia↓，使T恒在给定值。

高速区：§6.5典型机车控制系统低速区：恒If控制。当If增至最大，对电枢加馈，保证T恒在给定值。（6）功率系数补偿控制

微机实时检测变压器原边Q，决定投切补偿器（电容）。有四组（450kvar），由反向并联可控硅连接（二次侧）。当检测Q＞900kvar持续500ms时投入一组，而Q＜225kvar持续60ms时则切除一组，使μ≮0.9。延时以减少频繁控制。注意：因检测Q只一个量，而机车有PHAI-16微机系统两套，则二系统间需交换补偿器投入信息，同时投入或切除，以免控制混乱。（低速加馈制动时亦适用）（7）空转滑行保护控制

检测各轮轴的V及a，据其变化和前、后轮轴的速度差来判断有无空转或滑行，并进行再粘着控制。空转开始时↓Ia，进而自动撒砂。当出现滑行时↓If，并减小空气制动力。§6.5典型机车控制系统空转滑行的检测：测各轴的V变化、a变化、各轴间的速度差。空转保护:

0级,任一项超值，减Ia；1级，任一项超值且超时，减Ia加撒砂；2级，1级动作超时或一定时间内超规定次数，断主电路。（实际中，0、1、2三级改为撒砂、撒砂加减流、断主电路）因V与轮径有关，应对磨损造成的轮径误差进行补偿。（8）减少高次谐波控制控制三段不等分桥及功率补偿装置的合理投切，可使高次谐波大大衰减。（9）重联集中控制重联时，本务车指令对各重联车同步控制。恒速运行，本务车微机运算，结果（牵引/制动指令、增速的电流指令等）送重联车，以保机车间负载均衡。§6.5典型机车控制系统（10）调车控制

辅助控制器给调车指令，以恒压满磁场方式调车作业。调车控制有八级，每级电压增加45V，加速电流在300～850A之间。此外：还有故障检测与保护、故障显示与记录、自诊断等功能。2、PHAI-16微机系统硬件因PHAI-16微机系统执行任务重，则采用多微处理器（两个16位CPU8086和两个8位8085）并行处理的多总线（IEEE-796）结构，由控制、接口、风扇单元三部分组成。（1）控制单元

14种、16块电路板构成，主要有电压与电流控制运算等功能，框图如图6-45所示。§6.5典型机车控制系统（2）接口单元由4种、共10块电路板构成，完成控制单元内部信号的输出、输入功能。

图6-45PHAI-16控制单元各电路板联络框图

§6.5典型机车控制系统（3）电风扇单元