第六章 交直電力機(jī)車控制電路

第六章交直電力機(jī)車控制電路

§6.1概述

§6.2控制的聯(lián)鎖方法與機(jī)車重聯(lián)

§6.3控制系統(tǒng)元件

§6.4閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)

§6.5典型機(jī)車控制系統(tǒng)

§6.1概述組成：司機(jī)控制器、低壓電器、主輔電路各電器電磁線圈及觸頭聯(lián)鎖等。作用：控制主、輔電路中各電器動(dòng)作。（操作司機(jī)控制臺(tái)各按鍵開關(guān)和控制手柄的位置來實(shí)現(xiàn)）特點(diǎn)：直流、低壓、小功率。一、控制電路的要求保證機(jī)車行車安全，便于操縱、運(yùn)用、維修。（10個(gè)方面）如：改變機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)（運(yùn)行方向、牽引與制動(dòng)的轉(zhuǎn)換等），對(duì)F、B、V的調(diào)節(jié)等等?？刂齐娐窂?fù)雜，其故障也較多?！?.1概述二、控制方法與特點(diǎn)1、直接控制手動(dòng)控制機(jī)車主電路。特點(diǎn)：簡(jiǎn)單、故障率低。應(yīng)用：城市電車或工礦小功率電力機(jī)車。2、間接控制方法由司機(jī)控制器、按鍵開關(guān)或微機(jī)控制低壓電器，再控制高壓部分。特點(diǎn)：弱電控強(qiáng)電，操作輕巧靈便、安全可靠。應(yīng)用：鐵道電氣化電力機(jī)車。三、控制電路的通用符號(hào)種類繁多，電路復(fù)雜。新國標(biāo)（見講義表6-1）?！?.1概述幾點(diǎn)說明：（1）電氣設(shè)備及電路符號(hào)旁邊均標(biāo)注代號(hào)。如，接觸器線圈旁標(biāo)注205KM，對(duì)應(yīng)各聯(lián)鎖觸頭旁亦標(biāo)注205KM。（2）導(dǎo)線是電氣線路的一部分，標(biāo)代號(hào)，并用字母表示類型、作用。（3）常開、常閉聯(lián)鎖，SS型采用“上開下閉、左開右閉”（6G等相反）（4）位置聯(lián)鎖（或指定位置聯(lián)鎖），指在哪一位置時(shí)接通（如位置轉(zhuǎn)換開關(guān)），應(yīng)標(biāo)代號(hào)及何位置接通。（5）凸輪或鼓形控制器，以展開圖表示。（6）較復(fù)雜電器，在電路旁附工作位置圖表，如調(diào)壓開關(guān)?！?.2控制的聯(lián)鎖方法與機(jī)車重聯(lián)一、電器的常用聯(lián)鎖方法聯(lián)鎖須滿足電路要求，有必要的故障運(yùn)行電路，能對(duì)誤操作能避免或補(bǔ)救。1、機(jī)械聯(lián)鎖作用：避免司機(jī)誤操作造成的人身及設(shè)備安全。如駕駛控制器換向與調(diào)速手柄間的聯(lián)鎖，駕駛臺(tái)按鍵與電鑰匙的聯(lián)鎖，換向手柄、電鑰匙與鑰匙箱的聯(lián)鎖。2、電氣聯(lián)鎖種類繁多，常用的有：

由若干聯(lián)鎖串聯(lián)來控制某一電器的工作線圈。圖6-1為3個(gè)串聯(lián)聯(lián)鎖，a、b吸合和c釋放狀態(tài)時(shí)繼電器J才能得電吸合。

（1）串聯(lián)聯(lián)鎖圖6-1串聯(lián)聯(lián)鎖§6.2控制的聯(lián)鎖方法與機(jī)車重聯(lián)特點(diǎn)：“與”邏輯控制，串聯(lián)鎖越多可靠性越差。（2）并聯(lián)聯(lián)鎖由若干聯(lián)鎖并聯(lián)來控制某一電器的工作線圈。如將圖6-1的a、b、c改為并聯(lián)，a、b任意為吸合或c為釋放狀態(tài)時(shí)繼電器J都會(huì)得電吸合。特點(diǎn)：“或”邏輯控制。（應(yīng)用：雙重供電控制以確保重要供電的可靠性）（3）自持聯(lián)鎖

電器工作線圈前的電路中并有該電器本身的常開聯(lián)鎖。圖6-2示，a合→J得電吸合，J常開閉合保持供電（即使a失電）。圖6-2自持聯(lián)鎖

受自身觸頭的制約。特點(diǎn)：§6.2控制的聯(lián)鎖方法與機(jī)車重聯(lián)應(yīng)用：電器工作條件構(gòu)成后可能消失又必須保持電器持續(xù)工作的場(chǎng)合。如劈相機(jī)起動(dòng)中間繼電器的聯(lián)鎖、劈相機(jī)接觸器的聯(lián)鎖。（4）延時(shí)聯(lián)鎖電器線圈得失電與其聯(lián)鎖動(dòng)作不同步。方法：鐵芯加短路銅套，其所有聯(lián)鎖均延時(shí)；繼電器加鐘表機(jī)構(gòu)來延時(shí)；短暫延時(shí)，如圖工作線圈并電容，圖6-3并電容延時(shí)

斷電時(shí)電容對(duì)線圈放電來延時(shí)釋放。

§6.2控制的聯(lián)鎖方法與機(jī)車重聯(lián)延時(shí)聯(lián)鎖：圖6-4所示。（a）通電延時(shí)吸合的常開聯(lián)鎖，（b）斷電延時(shí)斷開的常開聯(lián)鎖，（c）斷電延時(shí)閉合的常閉聯(lián)鎖，（d）通電延時(shí)斷開的常閉聯(lián)鎖。（5）經(jīng)濟(jì)電阻線路工作線圈控制回路接入經(jīng)濟(jì)電阻，提高電器動(dòng)作的靈敏度（吸合、斷開都可靠）。圖6-5所示：通電時(shí)，J常閉R短路，電流大，J線圈安匝數(shù)高，利于吸合；J吸合，常閉開，R接入，電流減小，利于斷開。圖6-4延時(shí)聯(lián)鎖

圖6-5經(jīng)濟(jì)電阻電路

§6.2控制的聯(lián)鎖方法與機(jī)車重聯(lián)二、迂回電路及其防護(hù)含義：不該有電的電器或支路經(jīng)其他支路“串電”而得電。原因：設(shè)計(jì)考慮不周，在多條控制線組合時(shí)產(chǎn)生；機(jī)車運(yùn)用或檢修中接錯(cuò)線。后果：誤動(dòng)作，破壞邏輯關(guān)系，造成電路工作紊亂。防護(hù)：電路中串防迂回二極管（單向?qū)щ妬頋M足要求）三、機(jī)車重聯(lián)多機(jī)車牽引（各車均可操作），通過多芯電纜聯(lián)接由一名司機(jī)操縱多臺(tái)機(jī)車（機(jī)車兩端有多芯電纜插座）。被操縱車叫本務(wù)機(jī)車，非操縱車叫重聯(lián)機(jī)車。注意：（1）同型機(jī)車重聯(lián)。（電路相同，實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)行、減少內(nèi)耗）（2）防止一車電器動(dòng)作情況對(duì)另一臺(tái)車電器動(dòng)作的影響。

§6.2控制的聯(lián)鎖方法與機(jī)車重聯(lián)圖6-6示兩車重聯(lián)，圖（a）若被操作車A故障不能吸合→兩臺(tái)車J均不能得電打開，即被操縱車的故障轉(zhuǎn)移到未被操縱車上；反之，未被操縱車A因故障不能吸合，則兩臺(tái)車J仍正常工作，即掩蓋了未被操縱車的故障。圖（b）則防止此情況。

圖6-6機(jī)車重聯(lián)原理電路

(a)(b)（3）防止重聯(lián)引起迂回電路。（4）兩車Ⅰ、Ⅱ端反向連掛時(shí)，反向器應(yīng)使機(jī)車行駛方向一致。（5）重聯(lián)車故障時(shí)，本務(wù)車應(yīng)有顯示。（6）運(yùn)行中有機(jī)車故障跳閘，排除后恢復(fù)時(shí)需另一臺(tái)也要回到起動(dòng)初態(tài)，使各車都喪失牽引力。（重聯(lián)對(duì)機(jī)車質(zhì)量及可靠性要求較高）

§6.3控制系統(tǒng)元件電力機(jī)車傳動(dòng)系統(tǒng)有調(diào)節(jié)裝置、調(diào)節(jié)對(duì)象。調(diào)節(jié)裝置：即控制元件，是信息處理裝置。分類（按功能）：檢測(cè)、控制、觸發(fā)。一、檢測(cè)元件1、電流與電壓傳感器（1）交流電流、電壓的檢測(cè)交流電流、電壓互感器。定型交流電流互感器副邊5A。注意：交流→按比例關(guān)系→反映并控制直流；電流互感副邊需等效阻抗的匹配。（2）直流電壓、電流檢測(cè)用霍爾傳感器、直流互感器或調(diào)制轉(zhuǎn)換技術(shù)（隔離，因機(jī)車功率大，分流、分壓器不安全）。

§6.3控制系統(tǒng)元件2、轉(zhuǎn)速傳感器模擬式：直流或交流測(cè)速發(fā)電機(jī)。數(shù)字式：光電、磁電、霍爾裝置等。（1）直流測(cè)速發(fā)電機(jī)（模擬式）永磁式直流發(fā)電機(jī)，電勢(shì)∝轉(zhuǎn)速。優(yōu)點(diǎn)：（比數(shù)字式）響應(yīng)快、輸出功率大、不需功放電路等。調(diào)制器檢測(cè)直流電壓：原理電路如圖6-7所示。高壓Ud→分壓為Ud′→無觸點(diǎn)開關(guān)K（4000HZ頻率）輪流接通A和B→交流→變壓器→降壓。圖6-7用調(diào)制解調(diào)器檢測(cè)直流電壓

原理：§6.3控制系統(tǒng)元件缺點(diǎn)：有接觸換相器，溫度影響電刷壓降、磁滯回線、繞組壓降→影響精度。（2）數(shù)字式轉(zhuǎn)速→電脈沖特點(diǎn)：非接觸式光電式：光源和光電傳感器分別裝在固定體上、帶光柵的圓盤裝在轉(zhuǎn)動(dòng)體上。磁電耦合式：永磁體裝在轉(zhuǎn)動(dòng)體上、霍爾片裝在固定體上。注意：轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤的光柵數(shù)或轉(zhuǎn)動(dòng)體上的永磁體數(shù)將影響測(cè)量精度（誤差）。測(cè)量方法：固定時(shí)間測(cè)脈沖數(shù)（適于高速），測(cè)脈沖間隔（適于低速）?！?.3控制系統(tǒng)元件3、霍爾傳感器基于半導(dǎo)體元件中的電磁感應(yīng)（霍爾效應(yīng)）制成。原理如圖6-8所示。（1）原理圖中，霍爾基片一對(duì)側(cè)面通入直流I、一對(duì)側(cè)面穿過磁通（磁感應(yīng)強(qiáng)度B），則另一對(duì)側(cè)面有電荷堆積，形成霍爾電勢(shì)UH輸出（6-1）式中，KH為霍爾靈敏度（單位電流和單位磁感應(yīng)強(qiáng)度作用下霍爾電勢(shì)的大小）。（2）特點(diǎn)響應(yīng)速度快、線性度好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和無接觸→自動(dòng)系統(tǒng)中圖6-8霍爾元件原理

§6.3控制系統(tǒng)元件廣為應(yīng)用；但對(duì)溫度較敏感，需溫度補(bǔ)償來提高測(cè)量精度。（3）應(yīng)用固定I，UH∝B，則可測(cè)磁場(chǎng)。（如前述測(cè)轉(zhuǎn)速即是）固定B，UH∝I，則可測(cè)直流電流（將電壓→電流，則可測(cè)電壓）。固定I，將電流或U轉(zhuǎn)換成的電流→磁場(chǎng)，同樣可測(cè)電流或電壓。用I建立磁場(chǎng)和U轉(zhuǎn)換成的I作工作電流，則UH∝P，可測(cè)功率（交直流均可）。4、光電耦合器由發(fā)光二極管、光敏三極管密封于金屬或塑料殼內(nèi)而構(gòu)成。（1）原理§6.3控制系統(tǒng)元件發(fā)光二極管:PN結(jié)單向?qū)щ姡蚱珘骸娮?、空穴?fù)合→以光釋放能量，光通量正比于電流。光敏三極管:類似NPN型，發(fā)光二極管的光照射光敏三極管發(fā)射結(jié)，集電極產(chǎn)生光電流，并為基極電流的β倍（β＞1）。（2）特點(diǎn)

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)快，使電或磁隔離→抗干擾↑。（3）應(yīng)用控制系統(tǒng)低壓信息轉(zhuǎn)換（提高抗干擾性能）。

（直流互感器:能電氣隔離，輸出功率大，電路簡(jiǎn)單，制造、使用、維護(hù)簡(jiǎn)便，有較好的測(cè)量準(zhǔn)確度，電力機(jī)車常作直流電流（或電壓）檢測(cè)元件、反饋控制與保護(hù)元件）

圖6-9光電耦合電路

§6.3控制系統(tǒng)元件二、控制元件1、給定積分器問題的提出：機(jī)車主電路τ小，隨操作手柄快慢和進(jìn)位大小，牽引電機(jī)電流急劇變化，影響機(jī)車電器設(shè)備安全和旅客的舒適度。因此，需給定積分器將司機(jī)給定的階躍指令→線性變化→限制機(jī)車起動(dòng)時(shí)電流變化的速度。（1）原理原理電路見圖6-10。階躍指令Ui，積分器輸出為（6-2）u0與RC、Ui大小有關(guān)。圖6-10簡(jiǎn)單給定積分器§6.3控制系統(tǒng)元件（2）6G機(jī)車給定積分器(圖6-11電路)高比例放大（A01）:在ui下飽和輸出UC=±15V→積分器A02輸入U(xiǎn)C為定值，與司機(jī)輸入指令Ui大小和快慢無關(guān)。積分器(A02)：D3、D4與R14～R17組成兩條支路，圖6-116G型機(jī)車給定積分器

進(jìn)級(jí)，突加指令Ui（22.5V），A01輸出UC（-15V），D3通、D4止，積分充電電阻大，U0上升慢（P2微調(diào)），需6s達(dá)最大值10V；退級(jí)，Ui由22.5V躍變?yōu)?，A01輸出§6.3控制系統(tǒng)元件

為+15V，D4通、D3止，積分器放電電阻小，U0下降快，只要0.7s就由10V回到0。特性如圖示。負(fù)反饋：反相器A04與P1、R7組成。進(jìn)級(jí)時(shí)U0正，經(jīng)負(fù)反饋（-U0）及P1分壓，與-15V共同加在A01的∑點(diǎn)；U0↑→負(fù)反饋↑，當(dāng)與給指令、-15V疊加使∑點(diǎn)合成電壓為零，A01輸出從-15V回零，積分器停止積分，U0停止增長(zhǎng)。可見，積分停止時(shí)U0的大小穩(wěn)定并對(duì)應(yīng)指令Ui的某一值。退級(jí)時(shí)Ui突降為0，積分U0不突變，則反饋后使A01∑點(diǎn)呈負(fù)電壓，從而使A01正飽和（UC為+15V），使D3止D4通，其+15V經(jīng)D4、R15使C2放電，線性下降。圖6-12上升與下降延時(shí)特性

§6.3控制系統(tǒng)元件（注：為調(diào)節(jié)起初快、然后慢，平穩(wěn)進(jìn)入工作點(diǎn)，給定積分器輸出U0須經(jīng)比例調(diào)節(jié)器進(jìn)行修正，才形成司機(jī)參考指令。6G車在圖U0后接比例調(diào)節(jié)器（電路略），在U0的0～5V段比例系數(shù)大（為1.5），調(diào)節(jié)后為0～-7.5V；而在U0的5～10V段比例系數(shù)?。?.5），調(diào)節(jié)后為-7.5～-10V。而8K車只用比例放大、積分器和反饋支路，積分器又兼作比例調(diào)節(jié)器，使電路簡(jiǎn)化，且效果也有改善。）2、函數(shù)發(fā)生器非線性控制，如圖6-13示機(jī)車輪緣μN(yùn)=f（V）特性。機(jī)車起動(dòng)時(shí)，隨V↑，電機(jī)I應(yīng)隨μN(yùn)↓有所減小，以免F＞F粘max

而發(fā)生空轉(zhuǎn)。

圖6-13機(jī)車粘著限制

§6.3控制系統(tǒng)元件SS4車粘著力極限控制裝置：電路如圖6-14。比例放大器A1：輸入ui∝V，當(dāng)ui從零開始變化時(shí)，經(jīng)電位器W2、W3提供的u2、u3使D2、D3均截止，反饋電阻為Rf1=R1，比例放大系數(shù)K1=R1/R，得特性圖的oa段；隨ui↑→u01變負(fù)，W2、W3提供的u2、u3減小，首先使D2導(dǎo)通，反饋為R1∥R2，K2=Rf2/R減小，有特性圖的ab段；同理，隨ui↑↑，D3也導(dǎo)通，有D2、D3均導(dǎo)圖6-14粘著限制函數(shù)發(fā)生器(圖中W4左邊豎線不練A2)

圖6-15三段折線模擬粘著曲線

§6.3控制系統(tǒng)元件

通，反饋為R1∥R2∥R3，K3=Rf3/R更小，有特性圖的bc段。這里A1輸出為三段折線，同理可得多段折線，其逼近曲線的精度提高。比例放大器A2：輸入除u01外，還有經(jīng)WZ穩(wěn)壓后由W4提供的電壓，二電壓極性相反，合成有近似圖6-15粘著限制曲線。所以，A1、A2組成粘著限制曲線函數(shù)發(fā)生器。3、比例積分調(diào)節(jié)器比例積分（PI）調(diào)節(jié)器在機(jī)車無差調(diào)節(jié)自動(dòng)控制中應(yīng)用廣泛。（1）典型PI

（電路如圖6-16）圖6-16PI調(diào)節(jié)器

有給定ui和檢測(cè)負(fù)反饋uif，二者極性相反，其偏差量Δui對(duì)Cf充電或放電來調(diào)節(jié)輸出uc。輸入：§6.3控制系統(tǒng)元件反饋：Rf比例調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)響應(yīng)迅速；Cf無差調(diào)節(jié)（無Cf則為有差調(diào)節(jié)），只要ui≠uif，其Δui就對(duì)Cf充電或放電，使uc相應(yīng)變化（A非飽和）；當(dāng)ui＝uif，則無充放電，其輸出uc穩(wěn)定。注意：改變Rf、Cf大小可改變PI的響應(yīng)速度，但易影響整個(gè)機(jī)車機(jī)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和調(diào)節(jié)性能，則須對(duì)Rf和Cf進(jìn)行合理選擇。即：參照相似系統(tǒng)參數(shù)，經(jīng)理論分析計(jì)算出近似值，在實(shí)際調(diào)試中再進(jìn)行必要的修正

（2）SS車的PI（圖6-17示電路）

SS車普遍采用（如SS3的調(diào)節(jié)板、110V電源屏穩(wěn)壓板等）。一個(gè)作主調(diào)節(jié)器，另一個(gè)作限制器，D1、D2組成最大選擇。電路簡(jiǎn)單，但D1、D2壓降影響控制的線性度，運(yùn)放飽和也會(huì)出現(xiàn)死區(qū)。

電路：特點(diǎn)：圖6-17SS型機(jī)車PI調(diào)節(jié)器

§6.3控制系統(tǒng)元件（3）8K機(jī)車的PI電路如圖所示，克服上述缺點(diǎn)。D3、R3、R5（或D4、R4、R6）組成鉗位電路，超過鉗位值D3（或D4）就導(dǎo)通，防止運(yùn)放器飽和；R1、C1和R2、C2接最大值輸出端，排除二極管對(duì)控制線性度的影響；K1和K2用以避免不工作PI的RC對(duì)工作調(diào)節(jié)器時(shí)間常數(shù)的影響，K閉合，對(duì)應(yīng)PI的電容接地而切除。圖6-188K型機(jī)車PI調(diào)節(jié)器（J為比較器）

注：我國引進(jìn)日本的直流可控硅調(diào)速系統(tǒng)，其調(diào)節(jié)器與8K車PI原理相似，主要的不同是用穩(wěn)壓管來鉗位。

§6.3控制系統(tǒng)元件4、連續(xù)控制器多段橋整流，由一段過渡到另一段時(shí)需連續(xù)控制器，實(shí)現(xiàn)電壓的連續(xù)平滑和負(fù)載電流的不間斷。（1）6G機(jī)車的連續(xù)控制器

圖6-196G型機(jī)車連續(xù)控制器

6G車主電路兩段橋。圖示連續(xù)控制器，UP1、UP2為偏置電壓，輸入ui（開環(huán)控制為給定積分器輸出，閉環(huán)控制為PI調(diào)節(jié)器輸出），輸出uc1（或uc2）送交直疊加移相電路。A1、A2均為比例放大器，其輸出uc1、uc2分別為（6-3）

§6.3控制系統(tǒng)元件

(6-4)設(shè)UP1=UP2=7.5V，當(dāng)輸入ui在0～10V變化，uc1=f(ui)、uc2=f(ui)關(guān)系如圖6-20所示。①電機(jī)端壓在0～450V：ui為0～5V，A1的uc1從7.5V～-7.5V線性變化，第Ⅰ半控橋α1從180o～0o；A2正飽和，uc2為7.5V，第Ⅱ半控橋鎖閉（不工作）。②電機(jī)端壓在450～900V：ui為5～圖6-206G型機(jī)車連續(xù)控制特性

10V，A1負(fù)飽和輸出uc1-7.5V，第Ⅰ半控橋滿開放；而A2的uc27.5V～-7.5V線性變化，第Ⅱ半控橋的α2從180o～0o。當(dāng)ui=10V時(shí)，uc1=uc2=﹣7.5V，α1、α2均0o而滿開放，電機(jī)達(dá)額定電壓900V。

§6.3控制系統(tǒng)元件注意：考慮換相λ期間整流電壓為零，第Ⅱ半控橋應(yīng)提前投入工作，則設(shè)偏置電壓UP1=7.5V、UP2=6.5V，uc2變?yōu)閳D中的點(diǎn)劃線（uc1不變）。在ui=4～5V間，兩段半控橋是重疊交接過程，保證了牽引電機(jī)端壓平滑無沖擊。（2）SS4機(jī)車的連續(xù)控制器（四段經(jīng)濟(jì)橋，第Ⅰ、Ⅱ段移相橋工作，同6G車；然后過渡到開關(guān)橋（滿開放），再以第Ⅰ、Ⅱ段移相原理進(jìn)行第Ⅲ、第Ⅳ段橋的工作）如圖6-21所示。輸入ui，A1輸出uc1（或uc3）、A2輸出uc2（或uc4），偏置由+15V和0V（或-5V）提供兩組。

圖6-21SS4型機(jī)車連續(xù)控制器

電路：§6.3控制系統(tǒng)元件原理：第Ⅰ、Ⅱ段橋調(diào)節(jié)時(shí)，一組+15V、另一組0V（不起作用）偏置。ui從-10V～-5V，A1輸出uc1從10V～-10V，α1從180o～0o，第Ⅰ橋工作至滿開放；ui從-5V～0V，uc1保持-10V（第Ⅰ橋滿開放），而A2輸出uc2從10V～-10V，α2從180o～0o，第Ⅱ橋工作至滿開放。然后瞬間過渡到開關(guān)橋滿開放。接著進(jìn)入第Ⅲ、Ⅳ段橋調(diào)節(jié)，一組+15V、另一組-5V偏置，在ui從0V～10V時(shí)再次由A1、A2重復(fù)前述移相控制過程。選擇合適的偏置電阻參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)圖6-22示的移相特性。

圖6-22SS4型機(jī)車連續(xù)控制特性

§6.3控制系統(tǒng)元件5、調(diào)制/解調(diào)器多機(jī)車重聯(lián)，前后機(jī)車間達(dá)近百米，模擬信號(hào)傳遞因衰減使前后牽引力不均。8K車，本務(wù)車電流指令定頻脈寬調(diào)制后傳送，重聯(lián)車接到后獨(dú)立進(jìn)行解調(diào)。定頻脈寬調(diào)制：原理如圖6-23。輸入為恒三角波調(diào)制、被調(diào)制A（直流），輸出為f一定（同三角波）、脈寬與A成比例的脈沖波。一般調(diào)制深度m=(A/Um)≤1。(a)(b)圖6-23調(diào)制原理

解調(diào)：濾掉脈沖波中高次諧波→模擬量A。

§6.3控制系統(tǒng)元件注意：正常條件下，解調(diào)后精度為50mV，對(duì)應(yīng)于前后機(jī)車電機(jī)電流偏差12.5A左右。即便在電源偏差、負(fù)載波動(dòng)和臨界溫度等最不利情況下，偏差也不超50A。因精度要求高，且要與110V電源隔離，則要求元器件的精度及溫度系較高。6、水平比較電路（1）原理電路:施密特觸發(fā)電路，有回差特性，如圖6-24示。正反饋，飽和輸出13.5V（絕對(duì)值）。

圖6-24水平比較器電路及特性

(a)

(b)

§6.3控制系統(tǒng)元件翻轉(zhuǎn)條件：據(jù)輸入電流近似為0，可得∑、∑′點(diǎn)電壓為當(dāng)u1+u2=0時(shí)，代入?yún)?shù)得U∑≈0.65V，運(yùn)放負(fù)飽和u0=﹣13.5V；這時(shí)正反饋有U∑′≈﹣0.135V，從而維持運(yùn)放負(fù)飽和。根據(jù)運(yùn)放U∑=U∑′有(6-5)得翻轉(zhuǎn)條件為

(6-6)特性：電路負(fù)飽和，代入圖中參數(shù)得u1+u2=﹣1.62V，此刻翻轉(zhuǎn)為正飽和（u0=13.5V）。即：當(dāng)（u1+u2）由大變小到小于-1.62V時(shí)，電路才由負(fù)飽和翻轉(zhuǎn)為正飽和（u0=13.5V）。

§6.3控制系統(tǒng)元件電路正飽和，正反饋U∑≈0.135V。將u0=13.5V和其他參數(shù)代入上式，得u1+u2=﹣1.11V，此刻電路翻轉(zhuǎn)為負(fù)飽和。即：當(dāng)（u1+u2）由小變大到大于-1.11V時(shí)，電路才由正飽和翻轉(zhuǎn)為負(fù)飽和（u0=﹣13.5V）。特性曲線回差寬度與R1/R有關(guān)。（2）6G機(jī)車的水平比較電路圖6-256G型機(jī)車空轉(zhuǎn)檢測(cè)電路

如圖6-25所示。檢測(cè)空轉(zhuǎn)信號(hào)，輸入為同轉(zhuǎn)向架三電機(jī)電流檢測(cè)信號(hào)。每一水平比較（A1～A3）的輸入：對(duì)應(yīng)電機(jī)電流信號(hào)；三電機(jī)最大電流信號(hào)，（由二極管或門選出后經(jīng)反相器A提供）。

電路：應(yīng)用：§6.3控制系統(tǒng)元件原理：電機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)n↑而I↓，據(jù)I減小程度判斷空轉(zhuǎn)：與Imax相差10％的額定電流時(shí)，該電機(jī)空轉(zhuǎn)。三比較器輸出經(jīng)最大選擇器選出空轉(zhuǎn)信號(hào)，然后送去進(jìn)行撒砂控制和反饋到電流調(diào)節(jié)器使電流參考指令降低35％，減小F以防空轉(zhuǎn)的進(jìn)一步發(fā)展。注意：①同理，6G車還用于二轉(zhuǎn)向架空轉(zhuǎn)檢測(cè)。②檢測(cè)和調(diào)節(jié)是在發(fā)生空轉(zhuǎn)以后，不能在恢復(fù)再粘著平衡點(diǎn)之前防止空轉(zhuǎn)發(fā)展；③因轉(zhuǎn)向架供電，受同一控制，則空轉(zhuǎn)時(shí)將三電機(jī)電壓都減小，這不符合實(shí)際要求。8K和SS4等車已不再用。另：SS4機(jī)車用于移相橋向開關(guān)橋（第Ⅱ段向第Ⅲ段）過渡上，做到精確可靠，保證在電機(jī)端壓達(dá)1/2額定值且網(wǎng)壓過零時(shí)過渡，以免過渡過程中的電流沖擊或中斷。

§6.3控制系統(tǒng)元件三、觸發(fā)系統(tǒng)元件1、觸發(fā)分類（1）按線路結(jié)構(gòu)分：?jiǎn)瓮ǖ?、多通道觸發(fā)系統(tǒng)。單通道：只有一套移相、脈沖形成裝置，脈沖經(jīng)分配器和放大再分配給不同的橋臂。多通道：各橋臂有各自的觸發(fā)系統(tǒng)（包括移相、脈沖形成、放大）。注：SS車用結(jié)構(gòu)相同、相位差180o的兩通道觸發(fā)系統(tǒng)。因兩通道參數(shù)不完全相同，則正負(fù)半周控制角有差異，則變壓器繞組有直流磁化磁勢(shì)，影響機(jī)車μ。（2）按控制的邏輯關(guān)系分：不對(duì)稱、對(duì)稱觸發(fā)，分別用于半控橋、全控橋。§6.3控制系統(tǒng)元件2、觸發(fā)信號(hào)及功放電路

（1）觸發(fā)信號(hào)要求：①足夠的幅值。（因可控硅門極伏安特性分散性大，與溫度有關(guān)，則觸發(fā)信號(hào)須，以保都可靠導(dǎo)通）②一定的持續(xù)時(shí)間。由主電路決定，一般不小于100～150μs。波形：如圖6-26所示。（a）為單脈沖，（b）為二級(jí)脈沖，（c）為短時(shí)脈沖列，（d）為長(zhǎng)時(shí)脈沖，（e）為長(zhǎng)時(shí)脈沖列。

圖6-26觸發(fā)信號(hào)波形

§6.3控制系統(tǒng)元件6G車:兩段半控橋整流，用二級(jí)脈沖，功放如圖示。通道1、2對(duì)應(yīng)正、負(fù)半周觸發(fā)脈沖。如通道1，前級(jí)單穩(wěn)1.5ms寬方波加T11基極，射極輸出控制T12。T12通，先是110V經(jīng)脈沖變壓器B1放電，B1副邊輸出16V尖峰電壓；當(dāng)C放電到24V時(shí)，由24V穩(wěn)壓源保證B1副邊2.9V電壓輸出。B1輸出送可控硅的門極。圖6-276G型機(jī)車二級(jí)脈沖功放電路

§6.3控制系統(tǒng)元件SS3、SS4等車：用短時(shí)脈沖列，功放如圖示。原理與6G車相似，但輸入方波4ms寬，且以3000HZ振蕩作脈沖能源，T12通時(shí)經(jīng)整流成6000HZ脈沖列加RL，RL取出送脈沖變壓器功放，然后再送可控硅門極。

圖6-28脈沖列功放電路

§6.3控制系統(tǒng)元件3、移相與脈沖形成移相：指控制角α在180o～0內(nèi)可調(diào)。移相電路：有阻容、單結(jié)晶體管，用于小功率整流，脈沖可直接加可控硅門極；交直流疊加、鋸齒波與直流疊加，用于大功率整流，脈沖須經(jīng)隔離脈沖變壓器加可控硅門極相接。

電力機(jī)車普遍采用交直流疊加移相電路，有串聯(lián)、并聯(lián)疊加，后者防干擾性能優(yōu)。6G機(jī)車采用串聯(lián)疊加，SS3、SS4等采用并聯(lián)疊加。交直流串聯(lián)疊加移相：如圖6-29（a）。設(shè)電源正弦，經(jīng)同步電路移相90o為余弦ur（如圖（b））。T基極Ub為余弦ur與直流控制UC（比例積分調(diào)節(jié)器輸出，多段橋時(shí)為連續(xù)控制器輸出）的疊加。圖（c）為UC=Urm（ur的幅值），Ub在ωt=0～180o內(nèi)為正，T通輸§6.3控制系統(tǒng)元件出低電平，控制單穩(wěn)電路輸出低電平而沒有脈沖輸出，即為α=180o。圖（d）為UC=0，Ub在ωt=0～90o內(nèi)為正，T通；Ub在ωt=90o～180o內(nèi)為負(fù)，T截止，在ωt=90o處，T截止輸出高電平，控制單穩(wěn)電路輸出高電平而有脈沖輸出，即為α=90o。圖（e）為UC=﹣Urm，Ub在ωt=0～180o內(nèi)為負(fù)，T止，在ωt=0處有脈沖信號(hào)輸出，即為α=0o。可見，當(dāng)UC在Urm～-Urm內(nèi)可調(diào)，α在180o～0內(nèi)可調(diào)?？梢姡涸赥截止處產(chǎn)生觸發(fā)。

(a)圖6-29交直流串聯(lián)疊加移相

§6.3控制系統(tǒng)元件優(yōu)點(diǎn)：主電路的Ud與控制UC線性。因?yàn)?，由ur=UC（相交處ωt=α）可得cosα=UC/Urm，將其代入半控橋的Ud=0.5Ud0（1+cosα）或全控橋的Ud=Ud0cosα，不難看出Ud與UC線性。缺點(diǎn)：電源電壓波動(dòng)和畸變影響α，因而需要同步電路。4、同步電路同步：指同步電壓（如ur）與電源電壓保持一定的相位關(guān)系，確?？煽毓枋苷龎簳r(shí)有觸發(fā)脈沖。同步電路作用：使ur超前電源90o，輸出送移相電路。（1）LC移相同步電路組成：變壓器副邊與線性電感線圈L、電容C串聯(lián)，如圖6-30（a）所示?！?.3控制系統(tǒng)元件原理：諧振時(shí)電流與變壓器副邊電壓同相，則電容uc滯后副邊電壓90o，變壓器反相，則uc超前原邊電壓90o，從而獲得同步電壓（ur）。（電容兼高次諧波濾波（高次諧波電壓由電感承受））。應(yīng)用：6G機(jī)車。（2）RC移相同步電路電路：變壓器副邊與兩節(jié)RC電路組成，如圖6-30（b）所示。原理：RC電流超前變壓器副邊電壓角，則C端壓滯后副邊電壓（90o-）。兩節(jié)RC，可移相90o，得超前網(wǎng)壓90o的余弦同步電壓。應(yīng)用：SS3、SS4等。圖6-30移相同步電路

(a)(b)§6.3控制系統(tǒng)元件5、單穩(wěn)電路

決定脈寬。輸入為移相電路輸出作，輸出送脈沖功放。6G車:1.5ms脈寬單穩(wěn)電路如圖6-31。輸入零，T1止，C充電左正右負(fù)；T2通，輸出低電平。有移相脈沖，T1通，C經(jīng)T1放電，使T2止，輸出高電平，R1正反饋加速T1通。C放電到零，反向充電為左負(fù)右正，到一定值T2通，使T1止，輸出回到低電平。①正反饋使電路翻轉(zhuǎn)迅速。輸出高電平寬取決于時(shí)間常數(shù)RC，與輸入移相脈沖寬度無關(guān)，調(diào)RC參數(shù)可得1.5ms寬脈沖。

②SS3、SS4車單穩(wěn)電路與上述基本類似，產(chǎn)生的脈沖寬度為4ms。

注意：圖6-31單穩(wěn)電路

§6.3控制系統(tǒng)元件6、脈沖變壓器輸出電路典型電路：如圖6-32所示。作用：放大信號(hào)，隔離主、控電路。說明：①接地，屏蔽干擾。②輸出并C2和串D、R，防外界干擾：C2濾高頻干擾，增加dv/dt承受能力，但C2不宜太大，否則嚴(yán)重影響脈沖前沿上升率；串R限制最大觸發(fā)電流和調(diào)整門極的負(fù)載特性，使門極功耗不超過允許值。注意：設(shè)計(jì)時(shí)，力求脈沖變壓器體積小，可節(jié)材、改善性能（尺寸小，副邊電壓上升快，有利導(dǎo)通可控硅。但減小尺寸，需適當(dāng)提高脈沖頻率。SS3、SS4機(jī)車脈沖列的脈沖頻率為6000HZ）。圖6-32脈沖功放輸出電路

§6.4閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)

電子技術(shù)發(fā)展及計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，已由SS1部分環(huán)節(jié)自控→整臺(tái)機(jī)車自控，乃至微機(jī)控制。自控簡(jiǎn)化司機(jī)操縱，改善機(jī)車性能，向無人駕駛發(fā)展。一、自動(dòng)控制基本概念1、開環(huán)自動(dòng)控制含義：系統(tǒng)按一定變化規(guī)律自動(dòng)調(diào)節(jié)達(dá)到目標(biāo)。如SS1、8G調(diào)壓開關(guān)調(diào)速。特點(diǎn)：按確定規(guī)律自動(dòng)調(diào)節(jié)，被控結(jié)果對(duì)控制過程無影響，某因素影響調(diào)節(jié)過程時(shí)既定任務(wù)就不能完成。組成：控制器、被控對(duì)象。舉例：SS1車，司機(jī)調(diào)速手柄SK1（或SK2）置“快”位，伺服電機(jī)§6.4閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)

連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)壓開關(guān)連續(xù)進(jìn)到33級(jí)，電壓達(dá)最高、速度最高。（手柄置“快”位是輸入，伺服電機(jī)、接觸器、調(diào)壓開關(guān)等是控制器，變壓器是被控對(duì)象，而輸出是電壓）注意：開環(huán)自動(dòng)控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，但調(diào)節(jié)性能差。2、閉環(huán)自動(dòng)控制含義：系統(tǒng)輸出以一定方式反饋到輸入（或中間環(huán)節(jié)），自動(dòng)調(diào)節(jié)達(dá)到輸入給定的目標(biāo)。特點(diǎn)：輸出的一部分反饋到輸入來自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使控制結(jié)果與控制過程相聯(lián)系、輸出與輸入相聯(lián)系。開環(huán)的基礎(chǔ)上增加測(cè)量機(jī)構(gòu)和比較機(jī)構(gòu)。組成：§6.4閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)舉例：壓縮機(jī)控制。司機(jī)按下“壓縮機(jī)”按鈕，總風(fēng)缸風(fēng)壓小于700kPa時(shí)壓力調(diào)節(jié)器接通電源使壓縮機(jī)工作，而高于900kPa時(shí)則相反。(去掉壓力檢測(cè)、調(diào)節(jié)器就是開環(huán)的，壓縮機(jī)將一直工作。力調(diào)節(jié)器整定值是輸入，壓縮機(jī)電機(jī)是控制機(jī)構(gòu)，壓縮機(jī)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)，壓力調(diào)節(jié)器是測(cè)量機(jī)構(gòu)和比較機(jī)構(gòu)，總風(fēng)缸的風(fēng)壓是輸出信號(hào)）種類：?jiǎn)伍]環(huán)、雙閉環(huán)、多閉環(huán)控制。（1）單閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)含義：檢測(cè)一個(gè)輸出量，一條反饋。如單一恒流、恒速調(diào)節(jié)。恒流調(diào)節(jié)用于機(jī)車的起動(dòng)。隨V↑，電機(jī)反電勢(shì)↑，檢測(cè)電樞電流反饋來控制電機(jī)電壓↑，使起動(dòng)電流按粘著條件維持在最大值，即F維持在最大值。（SS1車安裝恒流起動(dòng)自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置后，F(xiàn)起提高13～18％，坡停起動(dòng)功率發(fā)揮提高2～4倍）恒速調(diào)節(jié)用于機(jī)車起動(dòng)后的運(yùn)行控制?！?.4閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)（2）雙閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)含義：檢測(cè)兩個(gè)輸出量，兩條反饋。如恒流、恒速控制。（3）多閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)含義：檢測(cè)多個(gè)輸出量，多條反饋。如恒壓、恒流、恒速控制。3、控制系統(tǒng)的主要指標(biāo)（1）系統(tǒng)穩(wěn)定性指系統(tǒng)在擾動(dòng)影響下保持平衡狀態(tài)的性能。（衡量控制系統(tǒng)特性的重要指標(biāo)）擾動(dòng)：自控中，對(duì)輸出產(chǎn)生影響的其他因素。如：電壓控制中的網(wǎng)壓波動(dòng)、壓縮風(fēng)機(jī)控制中的空氣消耗與管道泄漏等。（2）系統(tǒng)品質(zhì)因數(shù)指系統(tǒng)在擾動(dòng)下返回平衡狀態(tài)的過程情況。§6.4閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)包括：輸出瞬態(tài)響應(yīng)振蕩次數(shù)n、超調(diào)量p、調(diào)整時(shí)間t調(diào)等，t調(diào)反映系統(tǒng)跟隨性能，p反映系統(tǒng)穩(wěn)定情況，二者相互矛盾。（3）系統(tǒng)誤差指系統(tǒng)瞬態(tài)結(jié)束后穩(wěn)態(tài)輸出與輸入要求的輸出間的偏差。時(shí)域：動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)，較直觀。頻域：開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性截止頻率反映系統(tǒng)的快速性能，相角穩(wěn)定余量或閉環(huán)幅頻特性的諧振峰值表示系統(tǒng)的穩(wěn)定性。二、電力機(jī)車自動(dòng)控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型

系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式，叫數(shù)學(xué)模型。（分析研究和設(shè)計(jì)系統(tǒng)，須先建模。即將系統(tǒng)工程近似為線性定常系統(tǒng)，列微分方程，再拉氏變換得系統(tǒng)傳函）§6.4閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)1、可控硅整流器傳遞函數(shù)

輸入是觸發(fā)控制Uk，輸出是理想空載Ud0。因從發(fā)生△Uk到產(chǎn)生△Ud0間不可控，即有失控時(shí)間TS，則可視為純滯后放大環(huán)節(jié)。（TS與△Uk的發(fā)生時(shí)刻有關(guān)，是隨機(jī)變量，但往往取常值來分析計(jì)算）

TS較小、且頻帶不寬時(shí)，或TS遠(yuǎn)小于系統(tǒng)其他環(huán)節(jié)時(shí)間常數(shù)時(shí)，該環(huán)節(jié)可近似成一階慣性環(huán)節(jié)。（6-7）2、檢測(cè)裝置傳遞函數(shù)因?qū)嶋H中檢測(cè)裝置τ及濾波τ，均具有慣性環(huán)節(jié)特征，有類似可控硅的傳函（（6-7）式）。

§6.4閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)3、調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)調(diào)節(jié)器是交直電力機(jī)車閉環(huán)自控系統(tǒng)的心臟，其結(jié)構(gòu)和參數(shù)決定控制系統(tǒng)性能。目前機(jī)車基本仍是傳統(tǒng)的比例（P）、積分（I）、比例積分（PI）調(diào)節(jié)器等。①P調(diào)節(jié)器：若增益KP，則傳函為（6-8）②I調(diào)節(jié)器：輸入誤差信號(hào)對(duì)時(shí)間的積分，其傳函為（6-9）式中，τ為積分時(shí)間常數(shù)。③PI調(diào)節(jié)器：比例控制，穩(wěn)態(tài)輸出，但有穩(wěn)態(tài)誤差；積分控制，穩(wěn)態(tài)誤差為零，穩(wěn)定輸出，但積分常導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)，或使動(dòng)態(tài)性能變壞（如輸出超調(diào)和過分振蕩等）。二者組合，擁有二者之優(yōu)點(diǎn)，其傳函為

§6.4閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)

（6-10）

PI調(diào)節(jié)的系統(tǒng)誤差為零，有滿意的動(dòng)態(tài)性能。故機(jī)車閉環(huán)自控系統(tǒng)廣泛應(yīng)用。4、串勵(lì)直流牽引電動(dòng)機(jī)傳遞函數(shù)串勵(lì)電機(jī)，勵(lì)磁變，有非線性微分方程式。勵(lì)磁不飽和→小偏量原理將非線性元件線性化。分析方法：物理模型→電壓平衡方程式與反電勢(shì)、轉(zhuǎn)矩平衡方程式與電磁轉(zhuǎn)矩→拉氏變換→得傳函，但用小偏量。結(jié)論：串勵(lì)直流電機(jī)空載為二階系統(tǒng)

圖6-33串勵(lì)電機(jī)空載傳遞函數(shù)框圖

§6.4閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩：將負(fù)載轉(zhuǎn)矩影響折算為△IL，忽略風(fēng)阻（W=0），可得串勵(lì)電機(jī)動(dòng)態(tài)分析常用結(jié)構(gòu)形式的傳函框圖（框圖如圖6-34示）。注意：工程上，可忽略τd0將串勵(lì)電機(jī)空載簡(jiǎn)化成一階系統(tǒng)。

6-33他勵(lì)電機(jī)傳函數(shù)框圖

最初只在一些環(huán)節(jié)上自動(dòng)控制，目前已對(duì)整臺(tái)機(jī)車自動(dòng)控制，簡(jiǎn)化了司機(jī)的操縱，改善了機(jī)車的性能。僅一條反饋支路，只一個(gè)PI調(diào)節(jié)器，只對(duì)一個(gè)量進(jìn)行恒值控制。

三、電力機(jī)車閉環(huán)控制系統(tǒng)1、單閉環(huán)控制系統(tǒng)§6.4閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)（1）單閉環(huán)恒流控制結(jié)構(gòu)框圖:如圖6-34所示。組成：駕駛控制器（給定指令）、給定器（對(duì)指令修正）、比較器、電流調(diào)節(jié)器、移相器、放大器和電流反饋系統(tǒng)等。（這些電路本章第三節(jié)已講過）圖6-34恒流控制結(jié)構(gòu)圖

§6.4閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)原理：偏差原理。檢測(cè)反饋uif與給定ui比較，偏差△ui經(jīng)電流調(diào)節(jié)輸出直流控制信號(hào)uc，并經(jīng)連續(xù)控制（圖中未畫出）變換送移相器，與移相器中的同步信號(hào)比較，產(chǎn)生相位與uc成一定函數(shù)關(guān)系的脈沖信號(hào)，觸發(fā)單穩(wěn)電路，經(jīng)功放→一定波形、幅值和持續(xù)寬度的脈沖波，去觸發(fā)硅機(jī)組。

PI是無差調(diào)節(jié)系統(tǒng)。只要給定ui與反饋uif大小不相等，就有偏差，對(duì)反饋電容進(jìn)行充放電使輸出uc相應(yīng)變化；一旦ui與uif大小相等，就無偏差，電路輸出穩(wěn)定的uc。穩(wěn)態(tài)時(shí)，△ui為零，反饋電容相當(dāng)于把運(yùn)放輸入與輸出間反饋斷開，調(diào)節(jié)器開環(huán)狀態(tài)。嚴(yán)格講，運(yùn)放開環(huán)增益不為無窮大，穩(wěn)態(tài)時(shí)的△ui接近為零（微小靜差），是近似無靜差調(diào)節(jié)系統(tǒng)。應(yīng)用：主要是機(jī)車恒流起動(dòng)，充分利用F粘，使機(jī)車起動(dòng)平穩(wěn)。如6G、SS3等。

§6.4閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)舉例：6G車，駕駛控制器給定指令0～23±0.2V，經(jīng)指令組件后為0～22.5±0.2V，代表電機(jī)電流的大小。給定器（見本章第三節(jié)）使其按所需的速率上升或下降，而與手柄操作速度無關(guān)，其上升緩慢（約6s）以減少負(fù)載電流或牽引力的沖擊，而下降快（約0.7s）利于三種工況（牽引、惰行、電氣制動(dòng)）間的快速轉(zhuǎn)換。電流反饋信號(hào)，由直流互感器檢測(cè)同轉(zhuǎn)向架三電機(jī)的電流，取最大值來獲得。SS3、SS4等，恒流控制原理大致同6G，僅個(gè)別環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)方法上稍有差別。（2）單閉環(huán)恒速控制原理框圖：與單閉環(huán)恒流控制相似，只是給定指令（電壓）代表電機(jī)轉(zhuǎn)速n，檢測(cè)n來反饋，采用速度調(diào)節(jié)器（仍為PI）。原理：基本與恒流控制相同?！?.4閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)恒速電氣（電阻或再生）制動(dòng)，連續(xù)下坡有意義。（3）單閉環(huán)恒壓控制類似單閉環(huán)恒流控制，只是給定指令代表電機(jī)端壓，檢測(cè)電機(jī)端壓來反饋，然后進(jìn)行比較調(diào)節(jié)器。2、雙閉環(huán)控制系統(tǒng)兩條反饋支路，兩個(gè)PI調(diào)節(jié)器，恒值控制兩個(gè)量。恒流、恒速雙閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)：結(jié)構(gòu)框圖：如圖6-35所示。速度主反饋，電流局部反饋。給定速度un與速度反饋unf比較，偏差△un經(jīng)速度PI輸出ui電流調(diào)節(jié)信號(hào)；ui與電流反饋uif比較，△ui經(jīng)電流PI輸出直流控制電壓uc去控制產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，從而控制牽引電機(jī)端電壓，保證在給定速度下運(yùn)轉(zhuǎn)?！?.4閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的△un和△ui幾乎為零，調(diào)節(jié)器處于開環(huán)狀態(tài)，而開環(huán)放大系數(shù)很大，因而系統(tǒng)是無差系統(tǒng)。起動(dòng)調(diào)節(jié)過程：第一階段:起動(dòng)。突加轉(zhuǎn)速給定un，列車慣性大，n上升慢，△un大，速度調(diào)節(jié)器飽和，失去調(diào)節(jié)作用，速度環(huán)開環(huán)，輸出ui

圖6-35恒流、恒速雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)圖

§6.4閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)最大（飽和限幅決定），△ui最大，經(jīng)電流調(diào)節(jié)器控制Ud迅速增大，Id也迅速增大至最大起動(dòng)電流。第二階段：加速。隨Id↑→△ui↓；因控制電路電磁慣性→Id超調(diào)→△ui改變極性（為負(fù)），電流調(diào)節(jié)器控制Ud開始↓，Id回到恒定，但大Id→M電磁＞M負(fù)載→電機(jī)加速。第三階段：最大電流加速起動(dòng)（雙環(huán)起動(dòng)過程主要階段）。速度調(diào)節(jié)器仍飽和，仍單閉環(huán)恒流控制。Id恒在最大，電機(jī)恒加速，電機(jī)反電勢(shì)及端壓線性增大。第四階段：雙閉環(huán)控制。電機(jī)n達(dá)給定值，因起動(dòng)電流大于負(fù)載電流及列車慣性，n繼續(xù)上升而超調(diào)，△un改變極性，速度調(diào)節(jié)器退出飽和起調(diào)節(jié)作用，系統(tǒng)進(jìn)入雙閉環(huán)控制。速度調(diào)節(jié)主導(dǎo)，電流調(diào)節(jié)緊跟其輸出而變化。速度調(diào)節(jié)，ui開始↓→Id從最大迅速↓。第五階段：n達(dá)最高后，Id↓到小于負(fù)載電流，n開始下降，當(dāng)n

§6.4閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)等于給定時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和電壓方程式都達(dá)到平衡。至此，起動(dòng)調(diào)節(jié)過程結(jié)束。運(yùn)行調(diào)速調(diào)節(jié)：與起動(dòng)相似，只是速度起點(diǎn)和終點(diǎn)不同，而n和Id達(dá)穩(wěn)定前的過程相同。SS4車：采用恒壓、恒流雙閉環(huán)控制，有電壓、電流指令兩個(gè)手柄。

①恒壓運(yùn)行時(shí)，電流手柄置高位不起調(diào)節(jié)作用，電壓環(huán)調(diào)節(jié)維持恒定；當(dāng)電流超限時(shí)，電流環(huán)起調(diào)節(jié)作用，保證電流不超限，而電壓將自動(dòng)下降。

②恒流運(yùn)行時(shí)，電壓手柄置高位不起調(diào)節(jié)作用，電流環(huán)起調(diào)節(jié)作用，調(diào)節(jié)電機(jī)電壓使其電流維持恒定不變；當(dāng)電壓超限時(shí)，電壓環(huán)起調(diào)節(jié)作用，以保證電壓不超限?！?.5典型機(jī)車控制系統(tǒng)不同的機(jī)車有不同的控制。簡(jiǎn)介典型機(jī)車。（SS1調(diào)壓開關(guān)調(diào)壓，開環(huán)控制）一、SS3型機(jī)電力車控制系統(tǒng)SS3調(diào)壓開關(guān)與可控硅移相調(diào)壓結(jié)合實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)壓，有級(jí)與無級(jí)間邏輯關(guān)系嚴(yán)格，控制特殊，系統(tǒng)較復(fù)雜，對(duì)可靠性有一定影響。1、牽引工況控制控制方式：恒流閉環(huán)控制。特點(diǎn)：恒流起動(dòng)加速和恒流運(yùn)行（0～800A±5％），充分利用粘著極限；自動(dòng)限制電機(jī)額壓1550V；調(diào)壓開關(guān)換接不帶電弧，以免觸頭燒損?？驁D：如圖6-36所示?！?.5典型機(jī)車控制系統(tǒng)原理：指令由操作手柄給出，反饋為六電機(jī)電流的最大者。①起動(dòng)：電機(jī)電壓低（反饋?。?，限壓給定大，電壓調(diào)節(jié)負(fù)飽

圖6-36SS3型機(jī)車牽引工況控制框圖

§6.5典型機(jī)車控制系統(tǒng)

和（﹣11V），而電流調(diào)節(jié)0～﹣9V間，則最大選擇選電流調(diào)節(jié)輸出；無降位，數(shù)模轉(zhuǎn)換輸出0V，最小選擇選電流調(diào)節(jié)輸出。則形成恒流閉環(huán)控制（恒在手柄給定值）。②加速：隨n↑→E↑，電流調(diào)節(jié)控制α從180o移向0o。當(dāng)α=0o時(shí)，升壓控制調(diào)壓開關(guān)自動(dòng)升級(jí)。升級(jí)中，電流調(diào)節(jié)器返“0”，α返180o。在新級(jí)位上，α從180o移向0o。如此重復(fù)，UD不斷升高，最高可達(dá)額定值1550V。UD＜1550V，恒流閉環(huán)控制；UD=1550V，反饋與限壓給定相等，電壓調(diào)節(jié)退出飽和；當(dāng)電壓調(diào)節(jié)高于電流調(diào)節(jié)，電壓調(diào)節(jié)器工作，進(jìn)入電壓閉環(huán)控制限壓（1550V）。若再增速，因電機(jī)端壓（UD）恒定，電流將減小，牽引力沿電機(jī)額壓下自然特性變化，則工作在限壓工況。所以，牽引工況時(shí)是恒流、限壓控制系統(tǒng)?！?.5典型機(jī)車控制系統(tǒng)注意：運(yùn)行在八級(jí)（即限壓），因U網(wǎng)↑或I負(fù)↓使可控硅交流側(cè)阻抗壓降↓，盡管可控硅全封鎖，UD仍不恒定，甚至超最大值1650V。則超壓保護(hù)環(huán)節(jié)起作用，首先使退位計(jì)數(shù)器置“0”，3s后調(diào)壓開關(guān)自動(dòng)退一級(jí)，在新的級(jí)位上限壓環(huán)再限UD為1550V。③降位：手柄由“升”回“固”位，電流指令0，電流調(diào)節(jié)輸出0。手柄推“降”位，發(fā)降位指令，調(diào)壓開關(guān)退級(jí)。退級(jí)過程：退位計(jì)數(shù)器四進(jìn)制，手柄推“降”位四次分別計(jì)1、2、3、0，經(jīng)“D/A”轉(zhuǎn)換為﹣5.5V、﹣3.7V、﹣1.9V、0V，最小值選擇此值控制產(chǎn)生α分別為70o、100o、130o、180°。同時(shí)，推第一次時(shí)調(diào)壓開關(guān)退一級(jí)后控制繼電器斷開調(diào)壓開關(guān)退級(jí)電路，推第四次時(shí)控制繼電器接通調(diào)壓開關(guān)退級(jí)電路?！?.5典型機(jī)車控制系統(tǒng)注意：每推四次“降”位，調(diào)壓開關(guān)退一大級(jí)，其中移相控制退4小級(jí)。調(diào)壓開關(guān)8級(jí)退位，前7級(jí)有移相控制28次小級(jí)退位，第8級(jí)為無級(jí)退位。2、制動(dòng)工況控制

手柄給勵(lì)磁電流指令，勵(lì)磁電流恒定（0～700A±5％），不受網(wǎng)壓波動(dòng)及繞組發(fā)熱影響，并自動(dòng)限制制動(dòng)電流，不超最大允許值420A±5％。框圖：如圖6-37所示。原理：給定勵(lì)磁與反饋勵(lì)磁比較，經(jīng)勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)送最大值選擇器。當(dāng)IL小或V低時(shí)，IZ不大，其反饋與IZmax給定比較，使制動(dòng)電流調(diào)節(jié)器負(fù)飽和（約-11V）。最大值選擇勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)信號(hào)，產(chǎn)生脈沖控制勵(lì)磁電流。形成恒勵(lì)磁電流閉環(huán)控制，原理同牽引電流調(diào)節(jié)，保證IL恒定在手柄給定值上?！?.5典型機(jī)車控制系統(tǒng)在一定IL下，當(dāng)V較高，IZ達(dá)最大給定IZmax（420A），IZ反饋與IZmax相當(dāng)，制動(dòng)電流調(diào)節(jié)器退出負(fù)飽和；當(dāng)V高使IZ進(jìn)一步增大，最大值選擇制動(dòng)電流調(diào)節(jié)信號(hào)，進(jìn)入制動(dòng)電流閉環(huán)控制，自動(dòng)后移觸發(fā)脈沖減小IL，保證IZ不超過最大制動(dòng)電流限制。所以，制動(dòng)工況是恒勵(lì)磁電流、限制動(dòng)電流控制。綜上:SS3是單環(huán)恒值控制，另一環(huán)只在超值時(shí)限幅。圖6-37SS3型機(jī)車制動(dòng)工況控制框圖§6.5典型機(jī)車控制系統(tǒng)二、SS4（SS4改）型電力機(jī)車控制系統(tǒng)

SS4用恒壓、恒流雙環(huán)控制，電壓給定為主、電流給定為輔。恒壓運(yùn)行是恒壓、限流閉環(huán)控制，恒流運(yùn)行則相反。2（B0—B0），每個(gè)轉(zhuǎn)向架有一套控制系統(tǒng)，如圖6-38所示。

圖6-38SS4型機(jī)車控制系統(tǒng)框圖

§6.5典型機(jī)車控制系統(tǒng)1、恒壓運(yùn)行（1）恒壓控制操作：電流手柄置高給定值，電流環(huán)不參與調(diào)節(jié)；操作電壓（主）手柄，UD↑，機(jī)車加速；當(dāng)電壓手柄停留在某一位上，則保持在這一恒定電壓下運(yùn)行。注意：若ID超電流手柄預(yù)選值，則電流環(huán)作用，UD自動(dòng)下降，維持ID不超限，不是恒壓運(yùn)行。當(dāng)ID不再超限或增加電流手柄級(jí)位，又自動(dòng)恒壓運(yùn)行。（2）電壓給定給定電壓標(biāo)幺值Ud*：控制器調(diào)速手柄級(jí)位（或角度）標(biāo)么值X*的對(duì)數(shù)，即

（6-11）

§6.5典型機(jī)車控制系統(tǒng)式中，Ud*=Ud/1010（1010V為電機(jī)額壓），X*=X/32（32為最高級(jí)位，對(duì)應(yīng)1010V）。注意：采用對(duì)數(shù)，使Ud*低級(jí)位上升平緩、高級(jí)位上升較快，以適應(yīng)電機(jī)牽引特性F=f(V)在低級(jí)位時(shí)較陡、高級(jí)位時(shí)較緩的特點(diǎn)，從而使機(jī)車恒壓起動(dòng)時(shí)牽引力的變化較為均勻。（3）電壓手柄（主）有32個(gè)級(jí)，每級(jí)轉(zhuǎn)10o，共320o。每10o（1級(jí)）有刻度表示，每40o有級(jí)位數(shù)表示，即4、8、12、16、20、24、28、32八大級(jí)。手柄在八大級(jí)位處有手感。主手柄帶動(dòng)特殊函數(shù)電位器，其阻值即為Ud*給定函數(shù)。

2、恒流運(yùn)行（1）恒流控制

§6.5典型機(jī)車控制系統(tǒng)操作：電壓手柄置高給定值，電壓環(huán)不作用；操作電流（輔）手柄，ID↑；在電流手柄限流值處恒流運(yùn)行。恒流起動(dòng)加速，當(dāng)UD超過電壓手柄值，電壓環(huán)起作用，限制UD升高，其ID達(dá)不到恒流值，若增加電壓手柄級(jí)位，則又可按恒流運(yùn)行。（2）電流給定給定電樞電流標(biāo)幺值Id*：為指數(shù)函數(shù)，即（6-12）式中，Id*=Id/1260，電機(jī)1.5倍的額定電流為1260A，稍大于起動(dòng)電流（1200A）。注意：采用指數(shù)，使低級(jí)位Id*上升快，爾后上升慢，起動(dòng)小轉(zhuǎn)角可得到較大電流或牽引力。恒流控制的起動(dòng)平穩(wěn)性好。輔助手輪帶動(dòng)特殊函數(shù)電位器產(chǎn)生Id*給定?！?.5典型機(jī)車控制系統(tǒng)（3）三種操作方式

主、輔手輪同軸，均旋轉(zhuǎn)320o。二者間有離合器，按下離合器同步旋轉(zhuǎn)，拉開離合器獨(dú)立旋轉(zhuǎn)；二者之一在0位無Ud輸出，二者均離開0位才有電壓輸出。三種操作方式及相應(yīng)的控制特性：①同步旋轉(zhuǎn)方式。是Ud*與Id*同時(shí)給定的雙重控制方式，一般在牽引時(shí)用。②恒Ud*控制方式。先將Id*手輪旋轉(zhuǎn)20o（對(duì)應(yīng)I起1200A），再逐步旋轉(zhuǎn)Ud*手輪。坡停重載起動(dòng)時(shí)采用，可獲得較大的F起，并較充分利用恒Ud*時(shí)的F=f(V)的陡特性，再粘著性能好。③恒Id*控制方式。先將Ud*手輪旋轉(zhuǎn)至32位（320o），再逐步旋轉(zhuǎn)Id*手輪。輕載快速起動(dòng)時(shí)采用，有較平穩(wěn)的起動(dòng)性能。不宜重載起動(dòng)，因易發(fā)生空轉(zhuǎn)。

§6.5典型機(jī)車控制系統(tǒng)（4）各環(huán)節(jié)電路①粘著限制環(huán)節(jié)。目的：充分發(fā)揮F，ID不過大、不超粘著限、不空轉(zhuǎn)。輸入：有給定電流指令（經(jīng)給定積分延時(shí)）、“速度-粘著”限制允許的電流限制信號(hào)，由最小選擇器選出小者；輸出作電流PI調(diào)節(jié)器的參考電流IREF（0～10V）。兩種情況：電流手柄給定指令低于粘著限制線時(shí)，輸出限流值隨手柄位變化；電流指令高于粘著限制線時(shí)，輸出限流值取決于粘著限制線的數(shù)值。關(guān)于粘著限制線，因機(jī)車牽引時(shí)有軸重轉(zhuǎn)移，則前后轉(zhuǎn)向架的粘著限制線是不相同的。②最大選擇器選出電壓PI、電流PI調(diào)節(jié)器輸出的大者，輸出（0～-10V）經(jīng)“單-雙”邊變換為-10～+10V移相控制電壓，然后分兩路分別控制移相橋RM1、RM2與開關(guān)橋RM3。③連續(xù)控制器。輸出控制產(chǎn)生觸發(fā)脈沖（見本章第三節(jié)）。

§6.5典型機(jī)車控制系統(tǒng)對(duì)第Ⅱ調(diào)節(jié)區(qū)→第Ⅲ調(diào)節(jié)區(qū)：

過渡前時(shí)刻，α1、α2均為0o（滿導(dǎo)通）和α3為180o（閉鎖）；過渡后時(shí)刻，α1、α2為180o和α3為0o。過渡：框圖中，uc為0V時(shí)移相檢測(cè)輸出高電平，電機(jī)端壓U額/2時(shí)檢測(cè)為高電平，網(wǎng)壓過零時(shí)檢測(cè)為高電平；輸入邏輯（與非）開關(guān)三者均高→輸出低電平→送開關(guān)移相電路；其輸出兩開關(guān)量，一是使α3從180o跳變?yōu)?o的控制電壓（從10V跳變?yōu)?10V），另一是連續(xù)控制器的偏置電壓（從0V跳變-5V），前者使α3為0o滿開放RM3，后者使連續(xù)控制器輸出從-10V跳變?yōu)?0V→α1、α2為180o來鎖閉RM1、RM2。注意：因換向有重疊角λ，需有αmin（一般5.3o）＞λ。因電路數(shù)微秒可完成邏輯轉(zhuǎn)換，則須數(shù)百微秒（5.3o對(duì)應(yīng)294微秒）再按轉(zhuǎn)換后邏輯關(guān)系進(jìn)行控制。§6.5典型機(jī)車控制系統(tǒng)④“單-雙”邊變換。作用，將單極性→雙極性。電路，圖示反相加法比例放大。在ui為0V時(shí)校準(zhǔn)，調(diào)可變電位器（為5V）使放大器輸出-10V；則有u0=（-2ui-10），實(shí)現(xiàn)將0～-10V變換成-10～+10V。⑤移相檢測(cè)。作用，檢測(cè)控制電壓uc（-10～+10V）中的0V。電路，圖示水平比較器。正反饋使∑′處近似0V，當(dāng)uc從-10V到0V時(shí)，運(yùn)放輸出由高變?yōu)榈?，T由通→止，輸出高電平，將uc=0V檢測(cè)出。

圖6-39單-雙邊變換電路

圖6-40移相檢測(cè)電路§6.5典型機(jī)車控制系統(tǒng)⑥電機(jī)U額/2檢測(cè)。電路如圖6-41示，是水平比較器。輸入，一是正比于網(wǎng)壓的u經(jīng)整流所得（與ud相反）；二是與電機(jī)端壓正比的ud，由直流電壓互感器得，在0～6.75V間變化，當(dāng)3.375V時(shí)對(duì)應(yīng)U額/2。二者比較，目的是消除網(wǎng)壓波動(dòng)對(duì)電機(jī)端壓的影響，因影響相同。圖6-41牽引電機(jī)端電壓檢測(cè)

§6.5典型機(jī)車控制系統(tǒng)注意：SS4車控制系統(tǒng)中的延時(shí)（給定積分）、PI調(diào)節(jié)、粘著函數(shù)發(fā)生器、連續(xù)控制器、水平比較器等，見本章第三節(jié)。3、SS4改型機(jī)車控制系統(tǒng)

SS4改不等分三段繞組、三段半控橋，無移相橋向開關(guān)橋過渡，控制較SS4簡(jiǎn)單。但采用恒速、恒流雙環(huán)控制，速度外環(huán)是主反饋，電流內(nèi)環(huán)是局部反饋?？刂破鳎ㄕ{(diào)速手輪）：給定速度（電壓）與速度反饋（電壓）比較，經(jīng)速度PI調(diào)節(jié)得電流信號(hào)，再與電流反饋比較，然后由電流PI調(diào)節(jié)輸出控制形成觸發(fā)脈沖。則一旦給定速度，也就給定了相應(yīng)的電流?？刂频幕驹硐嗨朴赟S4。注意：當(dāng)調(diào)速手輪在6大級(jí)以上時(shí)，可三級(jí)削磁調(diào)速，由換相手柄來控制?！?.5典型機(jī)車控制系統(tǒng)三、SS8（SS9）型電力機(jī)車控制系統(tǒng)1、SS8控制系統(tǒng)

速度、電流雙環(huán)控制，電壓限制環(huán)作輔助控制，框圖如圖6-42示。恒流起動(dòng)，準(zhǔn)恒速運(yùn)行。圖6-42SS8（SS9）型機(jī)車控制原理框圖

§6.5典型機(jī)車控制系統(tǒng)控制：有傳統(tǒng)的有觸點(diǎn)控制，如控制器調(diào)速（起動(dòng)、加速、減速等）指令給定；有微機(jī)控制牽引與制動(dòng)、空電聯(lián)合制動(dòng)、防空轉(zhuǎn)∕滑行保護(hù)、自動(dòng)過分相、速度分級(jí)等。主控80186單板機(jī)，再加其他控制微機(jī)及電路，組成微機(jī)控制系統(tǒng)。調(diào)速控制：微機(jī)接收到牽引（或制動(dòng)）指令及已構(gòu)成的信號(hào)，就可據(jù)控制手輪的V信號(hào)進(jìn)行V控制?？刂剖州喗o定V信號(hào)（電壓量），有0～18級(jí)，對(duì)應(yīng)電壓0～15V。牽引時(shí)，控制手輪從機(jī)械零位順時(shí)針轉(zhuǎn)，可調(diào)0～18級(jí)，每增一級(jí)就增速10㎞/h；電阻制動(dòng)時(shí)，控制手輪從機(jī)械零位逆時(shí)針轉(zhuǎn)，可調(diào)18～1級(jí)，每減一級(jí)就減速10㎞/h。調(diào)速還包含微機(jī)控制無級(jí)削磁。在牽引的18級(jí)內(nèi)，只要整流電壓達(dá)牽引電機(jī)二次限壓值（1100V），而控制手輪仍在進(jìn)級(jí)，電路自動(dòng)轉(zhuǎn)入無級(jí)削磁（最深達(dá)0.43），此后維持電機(jī)限壓值不變。§6.5典型機(jī)車控制系統(tǒng)2、SS9控制系統(tǒng)與SS8相似，但電壓限制不同，速度在100㎞/h內(nèi)時(shí)限壓1000V，高于105㎞/h時(shí)限壓1100V，達(dá)1100V時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)入無級(jí)削磁（最深達(dá)0.43）。SS8四軸，而SS9六軸，但都是兩套相同控制系統(tǒng)對(duì)二轉(zhuǎn)向架電機(jī)進(jìn)行控制。四、6K型電力機(jī)車控制系統(tǒng)6K有兩套同樣的三菱PHAI-16微機(jī)系統(tǒng)，控制二轉(zhuǎn)向架的三臺(tái)復(fù)勵(lì)電機(jī)及相應(yīng)電路。重聯(lián)時(shí)，本務(wù)與重聯(lián)車間可交換信息，實(shí)現(xiàn)本務(wù)車對(duì)重聯(lián)車的控制。

§6.5典型機(jī)車控制系統(tǒng)1、PHAI-16微機(jī)系統(tǒng)的主要功能（1）恒速運(yùn)行控制據(jù)測(cè)速Vf、主控制給定Vp→偏差△V，決定運(yùn)行狀態(tài)（牽引、惰性還是制動(dòng)），作出速度控制曲線，再自動(dòng)控制F或B，使V達(dá)主控器給定的速度。速度控制曲線作法：牽引工況，使電樞給定值Ip與△V正比增加，但I(xiàn)p不超限電流指令值；據(jù)Vf計(jì)算加速度a，當(dāng)a超限時(shí)，應(yīng)從Ip中減去此a算出的修正量，以防a過大而空轉(zhuǎn)；據(jù)Ud極限值對(duì)Ip進(jìn)行限制。制動(dòng)工況，“空-電”聯(lián)合制動(dòng)，使給定制動(dòng)力矩值與△V正比增加，但不超力矩極限值，以免出現(xiàn)滑行。（2）恒壓運(yùn)行控制基本同恒速，這里主控器檔位是電壓指令；高位削磁系數(shù)與電壓指令值對(duì)應(yīng)?！?.5典型機(jī)車控制系統(tǒng)（3）軸重轉(zhuǎn)移補(bǔ)償控制給定電樞Ip下，減小前轉(zhuǎn)向架電機(jī)電流（即牽引力）、增大后轉(zhuǎn)向架電機(jī)電流，充分發(fā)揮F和防加速時(shí)軸重轉(zhuǎn)移引起的前輪空轉(zhuǎn)。對(duì)前、后的補(bǔ)償值不同。（4）牽引控制不同速度區(qū)，按圖示特性控制主整流、勵(lì)磁整流。電樞電壓Ec和電流Ia、勵(lì)磁If，Ⅰ區(qū)恒Ia（=If）控制，Ⅰ、Ⅱ區(qū)恒Ia控制，Ⅱ、Ⅲ區(qū)恒Ec控制，Ⅲ區(qū)恒Ia/If控制。

:低速，主整流電壓低，作恒流控制；高速，主整流電流減少，作恒壓控制。牽引，取恒流、恒壓的小值作主整流器的觸發(fā)指令，二控制方式平滑過渡。

圖6-43牽引特性控制曲線

主整流器控制§6.5典型機(jī)車控制系統(tǒng)司機(jī)操縱臺(tái)有可調(diào)限流值設(shè)定器，對(duì)加速時(shí)的Ia進(jìn)行限制。勵(lì)磁整流器控制:高速區(qū)，控制他勵(lì)繞組的勵(lì)磁，實(shí)現(xiàn)規(guī)定的削磁（恒速運(yùn)行時(shí)自動(dòng)設(shè)定磁場(chǎng)削弱系數(shù)）。有最深削磁限。（5）制動(dòng)控制三種情況：①恒速中的自動(dòng)制動(dòng)。速度超過手柄給定，自動(dòng)轉(zhuǎn)入電阻制動(dòng)而減速；但下大坡道，速度超一定值，故障顯示器“用空氣制動(dòng)”燈亮，提醒司機(jī)空氣制動(dòng)。②抑速制動(dòng)。手柄置“制動(dòng)”位，電阻制動(dòng)力矩由主控器的抑速級(jí)位給定。③停車制動(dòng)。操縱制動(dòng)閥，管內(nèi)壓縮空氣減壓量經(jīng)變換器→成正比電信號(hào)→力矩控制電路→控制他勵(lì)電流，得相應(yīng)電阻制動(dòng)力矩。

§6.5典型機(jī)車控制系統(tǒng)抑速制動(dòng)加停車制動(dòng):則選二者大值送力矩控制回路。低速可加饋制動(dòng)。注意：停車制動(dòng)，當(dāng)檢測(cè)到電阻制動(dòng)力上升沿，截?cái)嚅y切除機(jī)車空氣制動(dòng)僅對(duì)列車。電氣制動(dòng)控制：按圖示特性，T為實(shí)際電阻制動(dòng)力矩。有恒If、恒T、恒Ia三個(gè)區(qū)，控制Ia和If，也是控制制動(dòng)力矩。

圖6-44電氣制動(dòng)控制曲線

先恒Ia控制（最大），隨V↓控制If↑，使T↑；然后恒T控制，當(dāng)T達(dá)給定值，在增If的同時(shí)控制Ia↓，使T恒在給定值。

高速區(qū)：§6.5典型機(jī)車控制系統(tǒng)低速區(qū)：恒If控制。當(dāng)If增至最大，對(duì)電樞加饋，保證T恒在給定值。（6）功率系數(shù)補(bǔ)償控制

微機(jī)實(shí)時(shí)檢測(cè)變壓器原邊Q，決定投切補(bǔ)償器（電容）。有四組（450kvar），由反向并聯(lián)可控硅連接（二次側(cè)）。當(dāng)檢測(cè)Q＞900kvar持續(xù)500ms時(shí)投入一組，而Q＜225kvar持續(xù)60ms時(shí)則切除一組，使μ≮0.9。延時(shí)以減少頻繁控制。注意：因檢測(cè)Q只一個(gè)量，而機(jī)車有PHAI-16微機(jī)系統(tǒng)兩套，則二系統(tǒng)間需交換補(bǔ)償器投入信息，同時(shí)投入或切除，以免控制混亂。（低速加饋制動(dòng)時(shí)亦適用）（7）空轉(zhuǎn)滑行保護(hù)控制

檢測(cè)各輪軸的V及a，據(jù)其變化和前、后輪軸的速度差來判斷有無空轉(zhuǎn)或滑行，并進(jìn)行再粘著控制。空轉(zhuǎn)開始時(shí)↓Ia，進(jìn)而自動(dòng)撒砂。當(dāng)出現(xiàn)滑行時(shí)↓If，并減小空氣制動(dòng)力。§6.5典型機(jī)車控制系統(tǒng)空轉(zhuǎn)滑行的檢測(cè)：測(cè)各軸的V變化、a變化、各軸間的速度差。空轉(zhuǎn)保護(hù):

0級(jí),任一項(xiàng)超值，減Ia；1級(jí)，任一項(xiàng)超值且超時(shí)，減Ia加撒砂；2級(jí)，1級(jí)動(dòng)作超時(shí)或一定時(shí)間內(nèi)超規(guī)定次數(shù)，斷主電路。（實(shí)際中，0、1、2三級(jí)改為撒砂、撒砂加減流、斷主電路）因V與輪徑有關(guān)，應(yīng)對(duì)磨損造成的輪徑誤差進(jìn)行補(bǔ)償。（8）減少高次諧波控制控制三段不等分橋及功率補(bǔ)償裝置的合理投切，可使高次諧波大大衰減。（9）重聯(lián)集中控制重聯(lián)時(shí)，本務(wù)車指令對(duì)各重聯(lián)車同步控制。恒速運(yùn)行，本務(wù)車微機(jī)運(yùn)算，結(jié)果（牽引/制動(dòng)指令、增速的電流指令等）送重聯(lián)車，以保機(jī)車間負(fù)載均衡。§6.5典型機(jī)車控制系統(tǒng)（10）調(diào)車控制

輔助控制器給調(diào)車指令，以恒壓滿磁場(chǎng)方式調(diào)車作業(yè)。調(diào)車控制有八級(jí)，每級(jí)電壓增加45V，加速電流在300～850A之間。此外：還有故障檢測(cè)與保護(hù)、故障顯示與記錄、自診斷等功能。2、PHAI-16微機(jī)系統(tǒng)硬件因PHAI-16微機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行任務(wù)重，則采用多微處理器（兩個(gè)16位CPU8086和兩個(gè)8位8085）并行處理的多總線（IEEE-796）結(jié)構(gòu)，由控制、接口、風(fēng)扇單元三部分組成。（1）控制單元

14種、16塊電路板構(gòu)成，主要有電壓與電流控制運(yùn)算等功能，框圖如圖6-45所示?！?.5典型機(jī)車控制系統(tǒng)（2）接口單元由4種、共10塊電路板構(gòu)成，完成控制單元內(nèi)部信號(hào)的輸出、輸入功能。

圖6-45PHAI-16控制單元各電路板聯(lián)絡(luò)框圖

§6.5典型機(jī)車控制系統(tǒng)（3）電風(fēng)扇單元