CN116398286A - 柴油机冷却装置风扇电机控制系统及轨道车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种柴油机冷却装置风扇电机控制系统及轨道车辆，该系统包括：温度检测模块，用于检测柴油机冷却水温度；逆变电源模块，用于接收直流电，并根据柴油机冷却水温度将直流电转换成变频交流电，并对风扇电机输出；其中，逆变电源模块在柴油机冷却水温度高于第一预设温度时，对风扇电机输出变频交流电，频率由0以第一速率递增至变频交流电的频率；逆变电源模块在柴油机冷却水温度低于第二预设温度时，对风扇电机停止输出变频交流电，且逆变电源模块输出变频交流电的频率以第二速率递减至0。用以解决现有技术中风扇电机的运转速度无法实时调节的缺陷，实现风扇电机的节能和低噪，减小风扇电机的冲击电流，延长设备的使用寿命。

Description

柴油机冷却装置风扇电机控制系统及轨道车辆

技术领域

本发明涉及轨道交通机车技术领域，尤其涉及一种柴油机冷却装置风扇电机控制系统及轨道车辆。

背景技术

内燃机冷却风扇是为散热器提供风源，通过从车外吸入空气来冷却散热器中的冷却水，从而满足柴油机的散热要求。当前内燃机车或动车组的冷却装置风扇电机采用的是定压定频交流电源，风扇电机工作后处于固定转速工作状态，风扇电机的运转速度无法实时调节，存在耗能高、噪音大等缺点，并且风扇电机在启动的过程中定压定频投入，存在大启动电流冲击的问题，可能造成设备过载保护并影响设备使用寿命。

发明内容

本发明提供一种柴油机冷却装置风扇电机控制系统，用以解决现有技术中风扇电机的运转速度无法实时调节的缺陷，实现风扇电机的节能和低噪，减小风扇电机的冲击电流，延长设备的使用寿命。

本发明提供一种柴油机冷却装置风扇电机控制系统，包括：

温度检测模块，用于检测柴油机冷却水温度；

逆变电源模块，用于接收直流电，并根据柴油机冷却水温度将所述直流电转换成变频交流电，并对风扇电机输出；

其中，所述逆变电源模块在柴油机冷却水温度高于第一预设温度时，对风扇电机输出所述变频交流电，且所述逆变电源模块输出变频交流电的方式是：频率由0以第一速率递增至所述变频交流电的频率；所述逆变电源模块在柴油机冷却水温度低于第二预设温度时，对风扇电机停止输出所述变频交流电，且所述逆变电源模块输出变频交流电的频率以第二速率递减至0，以停止输出所述变频交流电；

所述第二预设温度小于所述第一预设温度。

根据本发明提供的一种柴油机冷却装置风扇电机控制系统，所述第一速率为1.5～2.5Hz/s，所述第二速率为0.3～0.7Hz/s。

根据本发明提供的一种柴油机冷却装置风扇电机控制系统，所述柴油机冷却水温度包括中冷水温度和高温水温度，所述第一预设温度包括第一中冷水温度和第一高温水温度，所述第二预设温度包括第二中冷水温度和第二高温水温度；

所述逆变电源模块在所述中冷水温度高于所述第一中冷水温度，或所述高温水温度高于所述第一高温水温度时，对风扇电机输出所述变频交流电；

所述逆变电源模块在所述中冷水温度低于所述第一中冷水温度，且所述高温水温度低于所述第一高温水温度时，对风扇电机停止输出所述变频交流电。

根据本发明提供的一种柴油机冷却装置风扇电机控制系统，所述第一中冷水温度为38℃，所述第一高温水温度为80℃，所述第二中冷水温度为35℃，所述第二高温水温度为77℃。

根据本发明提供的一种柴油机冷却装置风扇电机控制系统，所述中冷水温度为38～75℃时，所述逆变电源模块输出变频交流电的频率为20～90Hz，所述中冷水温度高于78℃时，所述逆变电源模块按最大频率和最大电压输出所述变频交流电；

所述高温水温度为80～95℃时，所述逆变电源模块输出变频交流电的频率为20～90Hz，所述高温水温度高于98℃时，所述逆变电源模块按最大频率和最大电压输出所述变频交流电。

根据本发明提供的一种柴油机冷却装置风扇电机控制系统，所述逆变电源模块输出所述变频交流电的频率不低于30Hz。

根据本发明提供的一种柴油机冷却装置风扇电机控制系统，所述温度检测模块包括中冷水温度传感器和高温水温度传感器，所述中冷水温度传感器设于柴油机外部水管上，所述高温水温度传感器设于柴油机内部高温水管出口端。

根据本发明提供的一种柴油机冷却装置风扇电机控制系统，所述中冷水温度传感器和所述高温水温度传感器均故障时，所述逆变电源模块按最大频率和最大电压输出所述变频交流电。

根据本发明提供的一种柴油机冷却装置风扇电机控制系统，所述直流电为柴油机带动主发电机发出三相交流电，经全波整流器整流后产生的中间直流电。

本发明还提供一种轨道车辆，包括上述任一项所述的柴油机冷却装置风扇电机控制系统。

本发明提供的一种柴油机冷却装置风扇电机控制系统，通过温度检测模块实时检测柴油机冷却水温度，逆变电源模块接收列车供电系统的直流电，然后根据温度检测模块的柴油机冷却水温度信号，将直流电转化为电压和频率可变的交流电为风扇电机供电，不同频率的交流电压使风扇电机工作在不同转速，带动风扇转动，快速的空气流动带走柴油机高温水热量，实现柴油机降温。本发明实现了风扇转速随着柴油机冷却水温度的变化进行速度调节，实现了风扇电机的节能和低噪。并且在柴油机冷却水温度高于第一预设温度，启动风扇电机时，变频交流电的频率由0以第一速率递增至所述变频交流电的频率，避免了风扇电机大启动电流冲击的问题；在柴油机冷却水温度低于第二预设温度，停止风扇电机时，变频交流电的频率以第二速率递减至0，避免了风扇电机突然断电，对供电系统其他正在工作的电器产生影响的问题。考虑到冷却风扇停止的条件需要回差一定温度，因此第二预设温度小于第一预设温度，以确保柴油机散热到位。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的柴油机冷却装置风扇电机控制系统的结构示意图。

附图标记：逆变电源模块1、温度检测模块2、风扇电机3、柴油机4、主发电机5、全波整流器6、牵引逆变器7。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合图1描述本发明第一实施例的柴油机冷却装置风扇电机控制系统。

如图1所示，一种柴油机冷却装置风扇电机控制系统，包括：

温度检测模块2，用于检测柴油机冷却水温度。

逆变电源模块1，用于接收直流电，并根据柴油机冷却水温度将所述直流电转换成变频交流电，并对风扇电机3输出。

其中，所述逆变电源模块1在柴油机冷却水温度高于第一预设温度时，对风扇电机3输出所述变频交流电，且所述逆变电源模块1输出变频交流电的方式是：频率由0以第一速率递增至所述变频交流电的频率；所述逆变电源模块1在柴油机冷却水温度低于第二预设温度时，对风扇电机3停止输出所述变频交流电，且所述逆变电源模块1输出变频交流电的频率以第二速率递减至0，以停止输出所述变频交流电。

所述第二预设温度小于所述第一预设温度。

本发明提供的一种柴油机冷却装置风扇电机控制系统，通过温度检测模块2实时检测柴油机冷却水温度，逆变电源模块1接收列车供电系统的直流电，然后根据温度检测模块2的柴油机冷却水温度信号，将直流电转化为电压和频率可变的交流电为风扇电机3供电，不同频率的交流电压使风扇电机3工作在不同转速，带动风扇转动，快速的空气流动带走柴油机4高温水热量，实现柴油机4降温。本发明实现了风扇转速随着柴油机冷却水温度的变化进行速度调节，实现了风扇电机3的节能和低噪。并且在柴油机冷却水温度高于第一预设温度，启动风扇电机3时，变频交流电的频率由0以第一速率递增至所述变频交流电的频率，避免了风扇电机3大启动电流冲击的问题；在柴油机冷却水温度低于第二预设温度，停止风扇电机3时，变频交流电的频率以第二速率递减至0，避免了风扇电机3突然断电，对供电系统其他正在工作的电器产生影响的问题。考虑到冷却风扇停止的条件需要回差一定温度，因此第二预设温度小于第一预设温度，以确保柴油机4散热到位。

本实施例的逆变电源模块1采用三相桥式逆变电路，将直流电逆变输出为电压、频率可调的交流电源，通过内置的微机处理器为逆变电路提供控制信号，根据温度传感器信号，通过逻辑运算按照对应的时间周期发出触发脉冲，驱动逆变电路接通或关断，输出电压和频率可变的交流电。

本实施例中，所述第一速率为1.5～2.5Hz/s，所述第二速率为0.3～0.7Hz/s。

启动风扇电机3时，逆变电源模块1输出变频交流电的频率以2Hz/s逐步递增，使冷却风扇能够在较短时间内投入工作，避免了风扇电机3大启动电流冲击，可能造成设备过载保护并影响设备使用寿命的问题。在停止风扇电机3时，逆变电源模块1停止输出变频交流电的频率以0.5Hz/s逐步递减，逐步减小风扇电机3的运转速度，直至逆变电源模块1停止输出，冷却风扇停止工作，避免了风扇电机3突然断电，对供电系统其他正在工作的电器产生影响的问题。

本实施例中，所述柴油机冷却水温度包括中冷水温度和高温水温度，所述第一预设温度包括第一中冷水温度和第一高温水温度，所述第二预设温度包括第二中冷水温度和第二高温水温度。

所述逆变电源模块1在所述中冷水温度高于所述第一中冷水温度，或所述高温水温度高于所述第一高温水温度时，对风扇电机3输出所述变频交流电。

所述逆变电源模块1在所述中冷水温度低于所述第一中冷水温度，且所述高温水温度低于所述第一高温水温度时，对风扇电机3停止输出所述变频交流电。

中冷水指柴油机中用于冷却进风系统的水，高温水指用于柴油机中用于冷却润滑油等高温部位系统的水。通过同时检测柴油机冷却水温度的中冷水温度和高温水温度，在满足下列两个条件之一时：1、中冷水温度高于第一中冷水温度；2、高温水温度高于第一高温水温度。逆变电源模块1对风扇电机3输出变频交流电，确保柴油机4散热的及时性。并在同时满足下列两个条件时：1、逆变电源模块1在中冷水温度低于第一中冷水温度；2、高温水温度低于第一高温水温度。逆变电源模块1才对风扇电机3停止输出变频交流电，风扇电机3逐步停止工作，确保柴油机4散热到位。

本实施例中，所述第一中冷水温度为38℃，所述第一高温水温度为80℃，所述第二中冷水温度为35℃，所述第二高温水温度为77℃。

冷却风扇启动的条件为中冷水温度达到38℃或高温水温度达到80℃。而冷却风扇停止的条件需要回差3℃，即中冷水温度达到35℃且高温水温度达到77℃，以确保柴油机4散热到位。

本实施例中，所述中冷水温度为38～75℃时，所述逆变电源模块1输出变频交流电的频率为20～90Hz，所述中冷水温度高于78℃时，所述逆变电源模块1按最大频率和最大电压输出所述变频交流电。

所述高温水温度为80～95℃时，所述逆变电源模块1输出变频交流电的频率为20～90Hz，所述高温水温度高于98℃时，所述逆变电源模块1按最大频率和最大电压输出所述变频交流电。

中冷水温度为38～75℃时，逆变电源模块1输出变频交流电的频率为20～90Hz；高温水温度为80～95℃时，逆变电源模块1输出变频交流电的频率为20～90Hz。即，随着温度的上升或下降，变频交流电的频率在20～90Hz范围内以第一速率递增或以第二速率递减，使得风扇转速与温度实时对应，在确保降温效果的同时实现节能。在高于温度阈值，即中冷水温度高于78℃或高温水温度高于98℃时，逆变电源模块1输出变频交流电的频率和电压为最大(90Hz、AC400V)，风扇处于最大转速工作状态，最大程度确保散热效果。

本实施例中，所述逆变电源模块1输出变频交流电的频率不低于30Hz。

在列车停止的情况下空气流动速率较低，为避免柴油机4处于工作状态后的环境温度过高，在满足上述条件外，还设置变电源模块输出变频交流电的频率不低于30Hz，使风扇电机3维持最低转速工作状态，保证空气快速流动。

本实施例中，所述温度检测模块2包括中冷水温度传感器和高温水温度传感器，所述中冷水温度传感器设于柴油机4外部水管上，所述高温水温度传感器设于柴油机4内部高温水管出口端。

温度检测模块2所采集的柴油机冷却水温度有两个来源：柴油机4外部水管上设置的中冷水温度传感器采集中冷水温度，以及柴油机4内部冷却水中设置的高温水温度传感器采集高温水温度。通过双来源的温度检测实现对柴油机冷却水温度更精确稳定的检测效果。

本实施例中，所述中冷水温度传感器和所述高温水温度传感器均故障时，所述逆变电源模块1按最大频率和最大电压输出所述变频交流电。

中冷水温度传感器和高温水温度传感器两者均发生故障，即接收不到温度信号或温度信号明显异常，逆变电源模块1则按照最高允许温度，按最大频率和最大电压输出变频交流电，使冷却风扇电机3处于最高转速工作，确保在紧急情况下优先保障柴油机4的散热需求，避免柴油机4散热不足导致更严重的问题发生。

本实施例中，所述直流电为柴油机4带动主发电机5发出三相交流电，经全波整流器6整流后产生的中间直流电。

图1中，列车的供电系统由柴油机4带动主发电机5发出三相交流电，经全波整流器6整流后输出至列车的牵引逆变器7，其中产生的中间直流电为逆变电源模块1的直流电输入。逆变电源模块1直接从中间直流电压获取电源，能够保障稳定的工作电源供给。

本实施例的工作原理如下：

在列车供电系统运行的过程中，柴油机4带动主发电机5发出三相交流电，经全波整流器6整流后产生的中间直流电为逆变电源模块1的直流电。温度检测模块2通过中冷水温度传感器和高温水温度传感器分别实时采集中冷水温度和高温水温度。

逆变电源模块1接收直流电，根据柴油机冷却水温度对风扇电机3输出变频交流电，在满足下列两个条件之一时：

1、中冷水温度高于38℃，逆变电源模块1输出变频交流电的频率由0以2Hz/s逐步递增，使风扇电机3启动工作，且中冷水温度为38～75℃时，逆变电源模块1输出变频交流电的频率为30～90Hz(设置变电源模块输出变频交流电的频率不低于30Hz)，当中冷水温度高于78℃时，逆变电源模块1按最大频率和最大电压输出变频交流电，风扇处于最大转速工作状态；

2、高温水温度高于80℃，逆变电源模块1输出变频交流电的频率由0以2Hz/s逐步递增，使风扇电机3启动工作，且高温水温度为80～95℃时，逆变电源模块1输出变频交流电的频率为30～90Hz(设置变电源模块输出变频交流电的频率不低于30Hz)，当高温水温度高于98℃时，逆变电源模块1按最大频率和最大电压输出变频交流电，风扇处于最大转速工作状态。

在同时满足下列两个条件时：

1、中冷水温度低于35℃；

2、高温水温度低于77℃。

逆变电源模块1输出变频交流电的频率以0.5Hz/s逐步递减至0，以停止输出变频交流电，风扇电机3停止工作。

在中冷水温度传感器和高温水温度传感器两者均发生故障，即接收不到温度信号或温度信号明显异常，逆变电源模块1则按照最高允许温度，按最大频率和最大电压输出变频交流电，使冷却风扇电机3处于最高转速工作。

相应的，本发明的第二实施例还提供一种轨道车辆，包括上述任一项所述的柴油机冷却装置风扇电机控制系统。

本实施例提供的轨道车辆，由于采用了上述柴油机冷却装置风扇电机控制系统，因此，也能够实现风扇电机3的节能和低噪，减小风扇电机3的冲击电流，延长设备的使用寿命。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种柴油机冷却装置风扇电机控制系统，其特征在于，包括：

温度检测模块，用于检测柴油机冷却水温度；

逆变电源模块，用于接收直流电，并根据柴油机冷却水温度将所述直流电转换成变频交流电，并对风扇电机输出；

其中，所述逆变电源模块在柴油机冷却水温度高于第一预设温度时，对风扇电机输出所述变频交流电，且所述逆变电源模块输出变频交流电的方式是：频率由0以第一速率递增至所述变频交流电的频率；所述逆变电源模块在柴油机冷却水温度低于第二预设温度时，对风扇电机停止输出所述变频交流电，且所述逆变电源模块输出变频交流电的频率以第二速率递减至0，以停止输出所述变频交流电；

所述第二预设温度小于所述第一预设温度。

2.根据权利要求1所述的柴油机冷却装置风扇电机控制系统，其特征在于，所述第一速率为1.5～2.5Hz/s，所述第二速率为0.3～0.7Hz/s。

3.根据权利要求1所述的柴油机冷却装置风扇电机控制系统，其特征在于，所述柴油机冷却水温度包括中冷水温度和高温水温度，所述第一预设温度包括第一中冷水温度和第一高温水温度，所述第二预设温度包括第二中冷水温度和第二高温水温度；

所述逆变电源模块在所述中冷水温度高于所述第一中冷水温度，或所述高温水温度高于所述第一高温水温度时，对风扇电机输出所述变频交流电；

所述逆变电源模块在所述中冷水温度低于所述第一中冷水温度，且所述高温水温度低于所述第一高温水温度时，对风扇电机停止输出所述变频交流电。

4.根据权利要求3所述的柴油机冷却装置风扇电机控制系统，其特征在于，所述第一中冷水温度为38℃，所述第一高温水温度为80℃，所述第二中冷水温度为35℃，所述第二高温水温度为77℃。

5.根据权利要求4所述的柴油机冷却装置风扇电机控制系统，其特征在于，所述中冷水温度为38～75℃时，所述逆变电源模块输出变频交流电的频率为20～90Hz，所述中冷水温度高于78℃时，所述逆变电源模块按最大频率和最大电压输出所述变频交流电；

所述高温水温度为80～95℃时，所述逆变电源模块输出变频交流电的频率为20～90Hz，所述高温水温度高于98℃时，所述逆变电源模块按最大频率和最大电压输出所述变频交流电。

6.根据权利要求5所述的柴油机冷却装置风扇电机控制系统，其特征在于，所述逆变电源模块输出所述变频交流电的频率不低于30Hz。

7.根据权利要求3所述的柴油机冷却装置风扇电机控制系统，其特征在于，所述温度检测模块包括中冷水温度传感器和高温水温度传感器，所述中冷水温度传感器设于柴油机外部水管上，所述高温水温度传感器设于柴油机内部高温水管出口端。

8.根据权利要求7所述的柴油机冷却装置风扇电机控制系统，其特征在于，所述中冷水温度传感器和所述高温水温度传感器均故障时，所述逆变电源模块按最大频率和最大电压输出所述变频交流电。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的柴油机冷却装置风扇电机控制系统，其特征在于，所述直流电为柴油机带动主发电机发出三相交流电，经全波整流器整流后产生的中间直流电。

10.一种轨道车辆，其特征在于，包括：如权利要求1～9中任一项所述的柴油机冷却装置风扇电机控制系统。

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