LTQ-2型励磁调节器相关说明

LTQ--Ⅱ型励磁调节器2006/9/51、LTQ--Ⅱ型励磁调节器概述LTQ--Ⅱ型励磁调节器是采用单片微机（8031八位）控制的微机恒功励磁控制系统，实现电传动内燃机车牵引工况时恒功率控制及电阻制动工况恒流控制。在内燃机车牵引工况时，它通过控制励磁系统的励磁电流，使主发电机输出的电压、电流、功率均在规定的范围内，并与联合调节器中的油马达电阻Rgt一起，使柴油机恒功率运行。它能控制主发电机电流使之具有最佳的增长率，进而使机车具有良好的牵引起动和加速性能。在电阻制动工况，它根据柴油机转速自动完成恒牵引电动机励磁电流和制动电流的调节。当机车速度超过某一定值时，将自动限制制动电流。此外，还根据机车速度实现二级磁场削弱和电阻制动Ⅰ、Ⅱ级的自动转换。2、LTQ--Ⅱ型励磁调节器硬件组成及工作原理LTQ--Ⅱ型励磁调节器系统是由控制箱和主发电压、电流检测板两部分组成。控制箱内主要有逆变、电源、斩波、扩展、控制、调整六块插件板组成。当机车机控开关合上后，该控制箱得到110V直流工作电源。2．1插件板2.1.1逆变插件板逆变插件将机车110V直流电源逆变为交流，送至箱体内部的变压器，其主要由功率三极管、电阻、电容、变压器等组成，工作电压范围90～125V。功率三极管T1、T2由两个同一型号并且特性完全相同的管子组成。当加上110V直流电压时，由于R2、R3的分压作用，T2首先导通，110V电源通过R1、B1原边绕组2-3、T2的c-e返回，且其电流远远大于通过B1原边绕组2－1、B2原边绕组1－2、R5、T2的c－e的电流。通过变压器B2的原边，在其副边产生感应电势，5端为正，使T2更加导通；当通过B2原边的电流增大到一定数值以后就开始减少，故变压器B2中的反电势反相，使T1趋向于导通而T2趋向于截止，最终导致T1导通，T2截止。就这样周而复始，形成一个三极管轮流导通，而在变压器B1的原边产生两个不同方向的电流，因而在B1的副边产生交变的感应电势。2.1.2电源插件板电源插件将箱体内变压器提供的各组交流电压，通过整流、滤波、稳压变为+5V、±15V直流稳压电源以及24V直流电源，提供给励调器各插件及机车上制动电流传感器用电，其由整流元件、集成稳压器、电容等组成。D1、D2（D3、D4；D5、D6；D7、D8）为两个同一型号的快速恢复二极管，使B1副边的交流电压变成直流电压，IC1（IC2；IC3；IC4）为三端式集成稳压块，以确保励磁调节器内部的直流电压稳定，电容C1、C2（C4、C5；C7、C8；C10、C11）用来实现频率补偿，抑制稳压电路的自激振荡，节点K1（K2；K3；K4）为电压检测点。在LTQ—Ⅱ型励磁调节器内有+5V、±15V、24V等直流稳压电源，为箱体内各种插件以及机车上制动电流传感器供电，其中24V为经过快速恢复二极管直接使用提供故障继电器电源。当电源插件良好，检测：K1K6＝+5V（DC），允许误差5％；K2K6＝+15V（DC），允许误差5％；K3K6＝－15V（DC），允许误差5％；K4K5＝+15V（DC），允许误差5％。2.1.3斩波插件板斩波插件为励磁调节系统的执行机构，是将控制插件提供的信号电压变为能平滑地控制励磁系统励磁电流的执行环节，其由功率三极管、PWM脉宽调制器、电阻、电容组成。斩波插件的节点K1为控制插件板的输出电压信号，同时也是斩波插件板的输入电压信号，即脉宽调制器（PWM）的输入电压信号。在斩波插件中，输入电压信号经过脉宽调制器输出一个固定频率脉冲，其宽度可以根据输入电压信号的大小进行调整。脉宽调制器的输出经过IC2光电耦合器隔离后实现控制侧与励磁调节执行环节的电隔离，以防止不正常的高电压信号对控制系统干扰，其+15V、24V电源由与机车110V电源共地的电源插件的电源组成，即由D7、D8快速恢复二极管组成的直流电源。在插件中，由IC1、IC2、T1、T2构成了励磁调节系统的执行机构。当输入电压为0V时，脉宽调制器的输出为0V低电平，IC2没有电流流过，此时T1的基极有电流通过，T1导通，T2截至，测速发电机的励磁绕组没有电流流过，即测速发电机不发电；当输入电压信号大于0V并且达到某一电压值时，脉宽调制器则输出方波信号，当高电平时IC2有电流流过，此时T1截止，T2导通，测速发电机的励磁绕组有电流流过，即测速发电机处于发电状态，当方波信号为低电平时，IC2没有电流流过，此时T1的基极有电流通过，T1导通，T2截至，测速发电机的励磁绕组没有电流流过，即测速发电机不发电。随着输入电压信号（控制插件输出的控制电压）的变化，脉宽调制器输出频率一定，而脉宽随着输入电压信号变化而变化的脉冲，即定频调宽方式。通过控制T2的导通时间，达到控制测速发电机励磁电流大小的目的。电阻制动位时由R3、C1、C2组成二级制动瞬间锁闭电路及由R4、R7、R8、C3、C4、C7、QL1组成的励磁机反馈电压电路投入使用，锁闭电路用于避免电阻制动一、二级转换时主电路电流的过大冲击，励磁机反馈电路起微分负反馈作用，用于增加系统在电阻制动位时的稳定性。励磁调节系统的故障检测电路由T3、T4、J、C2组成，用来检测T2的工作状态。如果T2发生短路故障以及始终导通时，检测电路能作出反应，使T3截止，T4导通，继电器J线圈得电，同时机箱故障发光二极管D发光。继电器J的一组常闭触头接在系统的电气联锁中，继电器线圈得电后，断开测速发电机的励磁，励磁调节器励磁系统进入故障状态，由联合调节器油马达电阻Rgt励磁代替励磁调节器电子励磁工作。当电源插件良好，检测：K1K6（K6为电源插件上的检测孔）为控制插件输出的控制电压（DA）；K2K6（K6为电源插件上的检测孔）为励磁机反馈整流电压；K3K4为励磁电流控制检测。2.1.4扩展插件板扩展插件将机车速度信号变成符合控制插件要求的信号电压送到控制插件，同时控制插件通过该插件完成过渡及电阻制动扩展的控制。插件设有Ⅰ、Ⅱ级过渡及制动扩展指示灯、整定电位器（配DF16传感器的插件没有整定电位器）及测试孔，其主要由IC、T1、T2组成机车Ⅰ、Ⅱ级磁场削弱控制、由IC、T3组成备用电路、由IC、T4组成机车电阻制动扩展控制、由W1、六个二极管、R1、C1、C2、R2（C1、C2、R1、D1、T9――DF16速度传感器）组成机车速度转换电路。IC为光电耦合器，用于实现励磁调节器与机车控制电源之间的隔离，提高励磁调节器的抗干扰能力；+15V电源为与机车电源共负（地）的电源系统；控制输入电压信号为控制插件输出的控制信号。扩展插件共有四套相同的电路，分别实现Ⅰ、Ⅱ级过渡、备用、电阻制动扩展控制，当控制输入电压为低电平时，T1（T2、T3、T4）导通，T5(T6、T7、T8)截止，其控制的接触器（电空阀）不得电，同时电阻制动扩展J继电器不得电；当控制输入电压为高电平时，T1（T2、T3、T4）截止，T5(T6、T7、T8)导通，其控制的接触器（电空阀）得电，接触器常开触头闭合，实现机车状态的控制，同时电阻制动扩展J继电器得电，通过斩波插件用于避免电阻制动一、二级转换时主电路电流的过大冲击。扩展插件的另一功能是将机车速度信号转换为控制插件能够识别的控制信号提供给控制插件。当机车速度输入后，经过六个二极管组成的三相桥式整流、R1、C1、C2组成∏型滤波电路滤波、W1调节电阻调节后输入控制插件（DF16速度传感器送入的机车速度信号经过T9的处理变为方波信号输入控制插件）。当扩展插件良好，检测：K1K6（K6为电源插件上的检测孔）模拟输入时为机车速度输出电压；DF16传感器输入时为传感器输入检测。2.1.5控制插件板斩波插件控制插件原理图如下：斩波插件制动牵引Ⅱ级削弱备用Ⅰ级削弱二级制动制动牵引Ⅱ级削弱备用Ⅰ级削弱二级制动IfVIzIzlnVfCPU锁存器驱动器存储器A/DD/A图中“牵引”、“制动”信号是通过调整插件予处理后输入，牵引工况提手柄时“牵引”有电，制动工况提手柄“制动”有电；“Vf”为主发电压检测反馈信号；“If”为主发电流检测反馈信号；“Iz”为制动电流检测反馈信号；“Izl”为制动励磁电流检测反馈信号；“n”为柴油机转速检测反馈信号；“v”为机车速度检测反馈信号。控制插件将各种模拟信号由A/D芯片转换成数字量送往CPU，D/A芯片将CPU数字输出量转换成模拟电压去控制励磁斩波环节，其主要由微处理器CPU、模－数转换芯片A/D、数－模转换芯片D/A、输入输出接口电路I/O、存储器、锁存器等组成。牵引工况时CPU接受柴油机转速信号n、主发电压信号Vf、主发电流信号If、机车速度信号v；制动工况时CPU接受柴油机转速信号n、制动励磁电流Izl、制动电流Iz、机车速度信号v。D/A输出经过放大后驱动斩波电路，并通过斩波电路实现励磁控制；A/D转换器将检测到的模拟信号转换为数字信号提供给CPU，共有六路信号输入。当机车运行在牵引状态时，CPU将得到经调整插件处理的牵引信号，并根据柴油机转速得到一个功率给定P,经过CPU运算处理，并根据If和Vf反馈信号进行调整，通过D/A转换输入给斩波插件实现励磁调节控制，最终实现恒功率励磁调节；同理，当机车运行在制动状态时，CPU将得到的经调整插件处理的制动信号，并根据柴油机转速确定制动电流的大小,并根据Iz和Izl反馈信号进行调整，通过D/A转换输入给斩波插件实现电阻制动恒流控制。控制插件在牵引位时，CPU根据机车速度信号，CPU有两种处理方法：①若机车速度信号为模拟值，先进行A/D转换，再与规定值比较，根据结果输出开关量，控制过渡；②若机车速度信号为频率值，CPU直接测出频率，再与规定速度时的频率值进行比较，根据结果输出开关量，控制扩展插件进行Ⅰ-Ⅱ级过渡控制；在制动位时，根据机车速度信号，CPU有两种处理方法：①若机车速度信号为模拟值，先进行A/D转换，再与规定值比较，根据结果输出开关量，控制电阻制动Ⅰ-Ⅱ级转换；②若机车速度信号为频率值，CPU直接测出频率，再与规定速度时的频率值进行比较，根据结果输出开关量，控制扩展插件进行电阻制动Ⅰ-Ⅱ级转换。2.1.6调整插件板调整插件将主发电压Vf、主发电流If、柴油机转速n、制动电流Iz、制动励磁电流Izl信号进行处理，使之符合控制插件要求的电平。之后，送到控制插件。调整插件将所有外来信号进行预处理。工况、牵引、制动、单工等信号进入励磁调节器之前是DC110V电压信号，为将此信号变成励磁调节器插件能接受的信号，同时为了增强系统的抗干扰能力，采用光电耦合器隔离；柴油机转速是励磁调节器进行调整的依据，故此信号必须准确，因此其信号采集于同柴油机转速通过具有固定齿轮传动比的励磁机频率，通过IC2转换成高精度的电压信号送至控制插件；主发电压Vf、主发电流If信号通过W1、W2调节输出符合控制插件要求的电压信号到控制插件；制动电流Iz、制动励磁电流Izl信号经过W4、W5调节输入运算放大器调整送至控制插件。当调整插件良好，检测：K1K0为主发电机电压调整后输入电压；K2K0为主发电机电流调整后输入电压；K3为备用检测孔；K4K0为制动励磁电流调整后输入电压；K5K0为制动电流调整后输入电压；K6K0为柴油机转速信号调整后输入电压；K7K0为控制插件输出的控制信号；K8K0为经过调整插件调整的控制插件输出的控制信号；K9K0为励磁机反馈信号（作为柴油机转速信号输入检测）。2.2整箱2.2.1对外配线对外配线采用两个航空插头，一个为20芯用于牵引工况励磁及磁场削弱控制，一个为14芯用于电阻制动工况设置。20芯航空插头：插芯功能及配线1接机车控制开关输出端的接线柱上，+110V电源输入2接LLC接触器一常开触头，牵引开始时闭合，励磁调节器从这里得到开始励磁信号3接Ⅰ级过渡电空阀线圈4接Ⅱ级过渡电空阀线圈5接110V电源负线6CPU0V对外接线7主发电流信号输入（正极性）8主发电压信号输入（正极性）9-------------10接励磁机L任意输出，作为柴油机转速信号及励磁机反馈信号输入11接机车控制开关输出端的接线柱上，+110V电源输入12接机车控制开关输出端的接线柱上，+110V电源输入13接过渡控制电源正端14-------------15-------------16接工况转换开关----牵引位闭合的触头，系Rgt励磁通道17机车速度传感器----三相（DF16传感器输入）18机车速度传感器----三相（DF16传感器输入）19机车速度传感器----三相（DF16传感器输入）20接励磁机L任意输出，作为柴油机转速信号及励磁机反馈信号输入14芯航空插头：插芯功能及配线1当机车在电阻制动位时，输入110V信号2电阻制动开始励磁输入110V信号3接电阻制动扩展电空阀线圈4-------------5励磁调节器的+15V电源向电流传感器供电6励磁调节器的—15V电源向电流传感器供电7励磁调节器的制动电流信号（负值）向电度表输出8接六个制动电流传感器之一输出信号9接六个制动电流传感器之二输出信号10接六个制动电流传感器之三输出信号11接六个制动电流传感器之四输出信号12接六个制动电流传感器之五输出信号13接六个制动电流传感器之六输出信号14励磁调节器的CPU0V对外接线2.2.2输入检测信号柴油机转速信号n：取自最为可靠的感应子励磁机三相中的任一相。因为励磁机与柴油机是通过具有固定齿轮传动比的齿轮箱相连的，因此它的频率也就严格反应了柴油机转速n，同时这一交流信号还兼作系统稳定的反馈信号。机车速度取自三相交流速度传感器（DF16速度传感器）。主发电流Iz、制动励磁电流Izl取自1LH、2LH电流传感器，牵引位作为主发电流Iz，电阻制动位作为制动励磁电流Izl。主发电压取自YZ。制动电流取自六个直流电流传感器。2.2.3系统工作原理励磁调节器机箱工作时，机车机控开关闭合后110V电源进入机箱CPU进行初始化并进入机车机车工况等待状态。牵引工况下系统工作原理：当司机手柄为牵引工况时，进入牵引工况程序CPU首先接收将柴油机转速n、主发电压Vf、主发电流If、机车速度V速进行A/D变换CPU根据n找出Vf、If、Pf基准并与实际Vf、If、Pf（Pf＝Vf×If）分别进行比较，求出三者差值△V、△I、△P找出三者差值中代数最小值按代数最小值进行PI运算对输出量进行D/A数模转换数模转换后的模拟值送PWMPWM输出定频调宽开关信号送执行管控制Icf经过各级放大控制主发电机，使Vf、If、Pf均在规定范围之内根据机车速度信号，CPU有两种处理方法：①若机车速度信号为模拟值，先进行A/D转换，再与规定值比较，根据结果输出开关量，控制过渡；②若机车速度信号为频率值，CPU直接测出频率，再与规定速度时的频率值进行比较，根据结果输出开关量，控制过渡。电阻制动工况下系统工作原理：当司机手柄为制动工况时，进入制动工况程序将柴油机转速n、制动励磁电流Izl、制动电流Iz、机车速度V速进行A/D变换CPU根据n找出Izl、Iz基准并与实际Izl、Iz分别进行比较，求出两者差值△Izl、△Iz找出二者差值中代数最小值按代数最小值进行PI运算对输出量进行D/A数模转换数模转换后的模拟值送PWMPWM输出定频调宽开关信号送执行管控制Icf经过各级放大控制主发电机，使Izl、Iz均在规定范围之内根据机车速度信号，CPU有两种处理方法：①若机车速度信号为模拟值，先进行A/D转换，再与规定值比较，根据结果输出开关量，控制电阻制动Ⅰ-Ⅱ级转换；②若机车速度信号为频率值，CPU直接测出频率，再与规定速度时的频率值进行比较，根据结果输出开关量，控制电阻制动Ⅰ-Ⅱ级转换。3、LTQ--Ⅱ型励磁调节器的使用调整方法3.1使用注意事项3.1.1励磁调节器一定要在机车控制开关断开后，才能进行励磁调节器上的开关及插件插进、拔出等操作；3.1.2当机车进行绝缘检查或电气耐压时，励磁调节器上的两插头应拔出；3.1.3励磁调节器出厂时，除“主发电压”电位器外，其余都已基本调整好，特别是“励磁电流”、“制动电流”电位器不要随意调整，只有在试验或运行当中发现实际控制值不对时，才能由专业技术人员进行调整；3.1.4励磁调节器大修后，各种参数已按照出厂值进行了调整，只有在试验或运行当中发现实际控制值不对时，才能由专业技术人员进行调整；3.1.5励磁调节器要求机车上所有的电感元件两端均应加装过电压抑制器；3.1.6机车若不使用电阻制动时，应将14芯插头拔下。3.1.7对外连线插头一定要与规定插座相连，不得更改连接，否则将损坏励磁调节器；3.1.8如果励磁调节器发生故障，可用更换插件或整机的办法处理解决；3.1.9故障插件以及整机应该由经过专业培训、懂得电子电路原理、掌握安全操作技术的专业检修人员检修，检修人员应该严格遵守有关防静电办法，并在合格的试验台上进行调试，一般检修、乘务人员不准拆卸、检修、触摸插件电路，以免静电损坏电子器件。3.2励磁调节器整定方法3.2.1励磁调节器外部电阻预调整RLCF3=100Ω；RZL=200Ω；RZL2=最大值；RLCF1=80～90Ω。3.2.2励磁调节器初步检查柴油机停机，励磁调节器上“励磁调节器励磁”和“油马达电阻励磁”开关均置“正常”位。闭合总控和机车控制开关，检查励磁调节器情况，若符合下列条件，则初步认定励磁调节器状态正常。A、电源插件上K1、K2、K3对K6测试孔分别有：+5V、+15V、-15V电压，K4对K5有+15V电压，误差为±5%；B、调整插件上VF、IF、IZL、IZ、n对K0测试孔电压均为0；C、工况开关置“牵引”位，控制插件“牵引工况”指示灯应闪光，主手柄提到“1”位，“牵引工况”下面“开始励磁”指示灯应亮、励磁调节器面板上的电表指示由0.14A左右，经过几秒钟上升到0.35A左右，主手柄回“0”位，电流减少到0.14A左右。“油马达电阻励磁D、工况开关置“制动”位，控制插件“制动工况”指示灯应闪光，励磁调节器面板上的电表指示为0A，主手柄提到“保”位，“制动工况”下面“开始励磁”指示灯应亮、励磁调节器面板上的电表指示由0A逐步上升到0.35A左右，主手柄回“0”3.2.3机车水阻试验时励磁调节器参数整定将“励磁调节器励磁”开关置“故障”位，“油马达电阻励磁”开关置“正常”位按机车水阻试验技术条件调整RCF1、RCF2、RGT励磁并进行检查验收在负载状态下，用数字万用表红表笔插在“调整”插件的K6“n”测试孔上，黑表笔插在“电源”插件的K6“0V”测试孔上。柴油机转速上升到1000r/min，调整“转速调整”电位器使数字万用表指示电压为4.95±0.03V，其它转速下，数字万用表转速指示电压应基本符合下表1用数字万用表红表笔插在“调整”插件的K1“VF”测试孔上，黑表笔插在“电源”插件的K6“0V”测试孔上。使柴油机转速上升到1000r/min负载下，按照主发实际电压与测试孔电压之比为100：0.625调整“主发电压”电位器使数字万用表指示电压符合要求用数字万用表红表笔插在“调整”插件的K2“IF”测试孔上，黑表笔插在“电源”插件的K6“0V”测试孔上。使柴油机转速上升到1000r/min负载下，按照主发实际电流与测试孔电压之比为4800：3.69调整“主发电流”电位器使数字万用表指示电压符合要求检查励磁调节器单独工作时的功率：将“励磁调节器励磁”开关置“正常”位，“油马达电阻励磁”开关置“故障”位。闭合机控开关，观察励磁调节器单独工作时的电功率。柴油机1000r/min时，主发电机整流输出功率为东风4B:1900KW、东风4C:2000KW、东风4D（客运）：2200KW，如果差别较大，可以微调“主发电压”电位器，顺时针调整电功率减少，逆时针调整电功率增加。调整功率减小，允许偏差为0～6％检查完毕，将“油马达电阻励磁”开关置“正常”位。柴油机转速（r/min）4307008501000数字万用表电压指示（V）2.153.484.254.95表13.2.4电阻制动参数整定机车静止状态，工况手柄置“制动”位，闭合机控开关，主手柄提“保”位，当柴油机转速至850r/min，主发电流应为740A，若相差太大，微调“励磁电流”电位器，顺时针旋转Izl减小。机车运行状态，机车速度为40km/h左右，柴油机转速至850r/min，制动电流应为650A，若相差太大，微调“制动电流”电位器，顺时针旋转Iz减小。3.2.5过渡以及扩展整定机车速度传感器如果配置DF16传感器则不需整定，如果配置三相交流速度传感器，则可调整扩展插件上的电位器，顺时针调整过渡点提前。只要调整一个过渡点，其余自动符合要求。3.2.6利用机车自负载调整励磁调节器参数将“励磁调节器励磁”开关置“故障”位，“油马达电阻励磁”开关置“正常”位机车设置自负载状态用数字万用表红表笔插在“调整”插件的K6“n”测试孔上，黑表笔插在“电源”插件的K6“0V”测试孔上。柴油机转速上升到1000r/min，调整“转速调整”电位器使数字万用表指示电压为4.95±0.03V，其它转速下，数字万用表转速指示电压应基本符合下表1用数字万用表红表笔插在“调整”插件的K1“VF”测试孔上，黑表笔插在“电源”插件的K6“0