LTQ--Ⅱ型励磁调节器相关说明课案

1、1、LTQ- n型励磁调节器概述LTQ- n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

2、二级磁场削弱和电阻制动i、n 级的自动转换。2、LTQ- n型励磁调节器硬件组成及工作原理LTQ- n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。21 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

3、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

4、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; CIO、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 U型励磁调节器内有+5V、5

5、V、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：K1 t K6 = +5V ( DC)，允许误差 5%; K2 K6 = +15V ( DC), 允许误差 5%; K3 K6 = 15V ( DC)，允许误差 5%; K4 K5 = + 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

6、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

7、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

8、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

9、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：K1 - K6 （ K6为电源插件上的检测孔）为控制插件输出的控制电压（ DA ）；K2-K6（ K6 为电源插件上的检测孔）为励磁机反馈整流电压；K3 - K4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、U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

10、测试孔，其主要由 IC、 T1、 T2 组成机车 I、U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、U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

11、、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n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

12、的处理变为方波信号输入控制插件）。当扩展插件良好，检测：K1 - K6 （ 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.VImu .4 二 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；“ lz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

13、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

14、 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：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； 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

15、率值进行比较， 根据结果输出开关量， 控制扩展插件进行I -U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：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-U级转换；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-U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

16、 信号进入励磁调节器之前是 DC 110V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:M U K E 制弭I 出耐的膿昨.M 1. *11 DW iL # Mt*嵐

17、LLC亀魯 丸耳父.半町1 “靳IM HI汴* tim卩Mi址甲mfl同扌规 Vift 握曲好电T1轉兢刪K1 f KO为主发电机电压调整后输入电压；K2 f K0为主发电机电流 调整后输入电压；K3为备用检测孔；K4f K0为制动励磁电流调整后输入电压；K5 f K0为制动电流调整后输入电压；K6 - KO为柴油机转速信号调整后输入电压；K7- K0为控制插件输出的控制信号；K8-KO 为经过调整插件调整的控制插件输出的控制信号；K9-KO 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 2O 芯用于牵引工况励磁及磁 场削弱控制，一

18、个为 14 芯用于电阻制动工况设置。2O 芯航空插头：KO 为励磁机反馈信号 （作为柴油机转速信号输入检 KO 为制动励磁 电流调整后输入电压； KO 为制动电流调整后输入电压； KO 为柴油机 转速信号调整后输入电压； KO 为控制插件输出的控制信号； KO 为经 过调整插件调整的控制插件输出的控制信号 .14芯航空插头:硝 ft. atit.1r m电疔电u哪功奋刖人I KT n j也0円血片怡曲F、）LOV f, 41n电Rl Sf琲*集左贰罠： mi 5hbn v n tttn珂即 电由电繰朴出昴慣也島细出 M fl 5( jSV 11# H 电冶电ytts H w a M电毒螢巾l側

19、俏1向血壇Kir1/； t wA iiat z ie ist l 峠4验昇u魁盘电血呵划工 M Ut i；r Y t制曲业出林孚聯2 m ；.K A中bi勒电-.i耳出程上用悴冉f；峠1 *IE A r U L Ttt野4)S. 15).41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

20、调整电功率增加。调整功率减小，允许偏差为06%电阻励磁”开关置正常”位。检查完毕，将油马达3.2.4 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

21、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 .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 “

22、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