專利名稱：跨座式單軌列車(chē)輔助電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種城軌列車(chē)輔助電源裝置，具體的說(shuō)，涉及一種跨座式單軌列車(chē)的輔助電源裝置。
背景技術(shù)：
跨座式單軌列車(chē)有線路 占地面積小、爬坡能力強(qiáng)、通過(guò)曲線半徑小、建設(shè)費(fèi)用低、噪音小等諸多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成功在重慶單軌二號(hào)線成功運(yùn)營(yíng)。輔助電源裝置(SIV)為單軌列車(chē)的牽引控制器、照明、空調(diào)等設(shè)備提供三相交流電源，一個(gè)穩(wěn)定的、高質(zhì)量的輔助電源裝置(SIV)對(duì)列車(chē)的安全運(yùn)營(yíng)起著重要的作用。目前，重慶二號(hào)線的跨座式單軌列車(chē)仍采用國(guó)外技術(shù)，費(fèi)用昂貴，且一旦輔助電源裝置出現(xiàn)故障，需要聯(lián)系國(guó)外廠家進(jìn)行維修或更換，維修或更換時(shí)間長(zhǎng)，不能及時(shí)維修或更換，費(fèi)時(shí)誤工。而國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的列車(chē)輔助電源裝置由于性能參數(shù)、接口、穩(wěn)定性等各方面不能匹配，因而不能取代國(guó)外產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有國(guó)內(nèi)單軌列車(chē)輔助電源裝置存在的上述不足，提供了一種取代原國(guó)外產(chǎn)品的跨座式單軌列車(chē)輔助電源裝置，該裝置能夠?yàn)閱诬壛熊?chē)提供可靠性高、諧波含量小的三相交流電源。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種跨座式單軌列車(chē)輔助電源裝置，該裝置包括主電路模塊和控制電路模塊，主電路模塊設(shè)有濾波電抗器、預(yù)充電電路、支撐電容、三相逆變功率模塊和輸出變壓器，預(yù)充電電路通過(guò)EMI濾波器與支撐電容連接，三相逆變功率模塊通過(guò)三相交流濾波器與輸出變壓器連接，DC1500V電壓由濾波電抗器濾波，經(jīng)預(yù)充電電路、EMI濾波器和支撐電容后，由三相逆變功率模塊將直流1500V逆變?yōu)槿嘟涣麟?，再?jīng)三相交流濾波器濾波后得到低諧波含量的三相準(zhǔn)正弦電壓，輸出變壓器進(jìn)行電壓隔離和降壓最終輸出三相380V、50Hz的交流電，提供給所在單元中壓負(fù)載和充電機(jī)；控制電路模塊設(shè)有輔助控制單元ACU，用于控制三相交流電的穩(wěn)定輸出。優(yōu)選的是，主電路模塊的輸出端設(shè)置有電壓及電流傳感器，電壓及電流傳感器與輔助控制單元ACU連接，并將電壓電流信號(hào)傳送至輔助控制單元ACU，輔助控制單元ACU將采集到的電壓電流信號(hào)進(jìn)行三相靜止坐標(biāo)系到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系變換，實(shí)現(xiàn)控制量從交流量轉(zhuǎn)為直流量的轉(zhuǎn)變。優(yōu)選的是，輔助控制單元A⑶采用DSP+FPGA架構(gòu)，包括電壓電流采樣模塊、PI調(diào)節(jié)模塊和SVPWM模塊，控制方式采用電壓電流雙閉環(huán)控制方式，將實(shí)際電壓與給定電壓進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，將輸出作為電流內(nèi)環(huán)的電流給定，并與實(shí)際電流進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，輸出結(jié)果作為SVPWM模塊的輸入，即可得到控制三相逆變功率模塊的脈沖信號(hào)，從而得到穩(wěn)定的三相交流輸出。優(yōu)選的是，三相逆變功率模塊采用三相IGBT全控橋功率模塊，且功率模塊采用熱管散熱器散熱；支撐電容采用高壓薄膜電容。優(yōu)選的是，輔助控制單元A⑶內(nèi)還設(shè)有兩級(jí)保護(hù)，其中，F(xiàn)PGA對(duì)IGBT、支撐電容過(guò)電壓、母線過(guò)流、輸出過(guò)流進(jìn)行快速保護(hù)，DSP通過(guò)熟人的各種模擬量進(jìn)行比較運(yùn)算實(shí)現(xiàn)軟件保護(hù)。優(yōu)選的是，主電路模塊采用熔斷器進(jìn)行主電路的短路保護(hù)。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明主電路采用模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，其中，功率模塊采用熱管散熱器散熱，散熱功率大，有助于提高IGBT的開(kāi)關(guān)頻率，從而減小交流輸出波形諧波含量，提高電源質(zhì)量，更好地保護(hù)車(chē)載中壓設(shè)備；支撐電容采用高壓薄膜電容，延長(zhǎng)了產(chǎn)品的使用壽命和維護(hù)周期，產(chǎn)品的可靠性得到提升。本發(fā)明控制電路模塊中輔助控制單元ACU采用電壓電流雙閉環(huán)控制，將控制量由交流量轉(zhuǎn)換為直流量，并通過(guò)SVPWM調(diào)制，電壓利用率高，使諧波含量降低；且輔助控制單元ACU采用DSP+FPGA控制架構(gòu)，具有運(yùn)算能有高和豐富的外圍設(shè)備，可以自動(dòng)記錄輔助電源裝置的操作及故障數(shù)據(jù)。


附圖I為本發(fā)明具體實(shí)施例的系統(tǒng)拓?fù)鋱D。附圖2為本發(fā)明具體實(shí)施例的主電路原理圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。一種跨座式單軌列車(chē)輔助電源裝置，該裝置包括主電路模塊和控制電路模塊，主電路模塊設(shè)有濾波電抗器、預(yù)充電電路、支撐電容、三相逆變功率模塊和輸出變壓器，預(yù)充電電路通過(guò)EMI濾波器與支撐電容連接，三相逆變功率模塊通過(guò)三相交流濾波器與輸出變壓器連接，三相逆變功率模塊采用三相IGBT全控橋功率模塊，且功率模塊采用熱管散熱器散熱，散熱功率大，有助于提高IGBT的開(kāi)關(guān)頻率，從而減小交流輸出波形諧波含量，提高電源質(zhì)量，更好地保護(hù)車(chē)載中壓設(shè)備；支撐電容采用高壓薄膜電容，延長(zhǎng)了產(chǎn)品的使用壽命和維護(hù)周期，產(chǎn)品的可靠性得到提升；控制電路模塊設(shè)有輔助控制單元ACU，用于控制三相交流電的穩(wěn)定輸出。主電路模塊采用熔斷器進(jìn)行主電路的短路保護(hù)。主電路模塊的輸出端設(shè)置有電壓及電流傳感器，電壓及電流傳感器與輔助控制單元ACU連接，并將電壓電流信號(hào)傳送至輔助控制單元ACU，輔助控制單元ACU將采集到的電壓電流信號(hào)進(jìn)行三相靜止坐標(biāo)系到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系變換，實(shí)現(xiàn)控制量從交流量轉(zhuǎn)為直流量的轉(zhuǎn)變。輔助控制單元A⑶采用DSP+FPGA架構(gòu)，包括電壓電流采樣模塊、PI調(diào)節(jié)模塊和SVPWM模塊，控制方式采用電壓電流雙閉環(huán)控制方式，將實(shí)際電壓與給定電壓進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，將輸出作為電流內(nèi)環(huán)的電流給定，并與實(shí)際電流進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，輸出結(jié)果作為SVPWM模塊的輸入，即可得到控制三相逆變功率模塊的6路IGBY脈沖信號(hào)，從而得到穩(wěn)定的三相交流輸出。輔助控制單元ACU內(nèi)還設(shè)有兩級(jí)保護(hù)，其中，F(xiàn)PGA對(duì)IGBT、支撐電容過(guò)電壓、母線過(guò)流、輸出過(guò)流進(jìn)行快速保護(hù)，DSP通過(guò)輸入的各種模擬量進(jìn)行比較運(yùn)算實(shí)現(xiàn)軟件保護(hù)。工作原理DC1500V電壓由濾波電抗器濾波，經(jīng)預(yù)充電電路、EMI濾波器和支撐電容后，由三相IGBT全控橋功率模塊將直流1500V逆變?yōu)槿嘟涣麟?，再?jīng)三相交流濾波器濾波后得到低諧波含量的三相準(zhǔn)正弦電壓，輸出變壓器進(jìn)行電壓隔離和降壓最終輸出三相380V、50Hz的交流電，提供給所在單元中壓負(fù)載和充電機(jī)。
該輔助電源裝置適用于跨座式單軌列車(chē)。例如在六輛編組的跨座式單軌列車(chē)中，包含三個(gè)輔助電源裝置(簡(jiǎn)稱SIV)，三個(gè)充電機(jī)，兩個(gè)擴(kuò)展供電箱，其中，SIV為整車(chē)提供3 相380V交流電源，設(shè)計(jì)容量單臺(tái)IOOkVA,可過(guò)載10%運(yùn)行I小時(shí)，SIV的三相交流輸出經(jīng)充電機(jī)得到直流110V，為蓄電池及IlOV負(fù)載供電，擴(kuò)展供電箱的功能則是在本單元SIV發(fā)生故障的情況下通過(guò)貫通全列的380V母線由其他單元SIV裝置為本單元中低壓負(fù)載供電。
權(quán)利要求
1.一種跨座式單軌列車(chē)輔助電源裝置，其特征在于該裝置包括主電路模塊和控制電路模塊，主電路模塊設(shè)有濾波電抗器、預(yù)充電電路、支撐電容、三相逆變功率模塊和輸出變壓器，預(yù)充電電路通過(guò)EMI濾波器與支撐電容連接，三相逆變功率模塊通過(guò)三相交流濾波器與輸出變壓器連接，DC1500V電壓由濾波電抗器濾波，經(jīng)預(yù)充電電路、EMI濾波器和支撐電容后，由三相逆變功率模塊將直流1500V逆變?yōu)槿嘟涣麟?，再?jīng)三相交流濾波器濾波后得到低諧波含量的三相準(zhǔn)正弦電壓，輸出變壓器進(jìn)行電壓隔離和降壓最終輸出三相380V、50Hz的交流電，提供給所在單元中壓負(fù)載和充電機(jī)；控制電路模塊設(shè)有輔助控制單兀ACU,用于控制三相交流電的穩(wěn)定輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的跨座式單軌列車(chē)輔助電源裝置，其特征在于主電路模塊的輸出端設(shè)置有電壓及電流傳感器，電壓及電流傳感器與輔助控制單元ACU連接，并將電壓電流信號(hào)傳送至輔助控制單元ACU，輔助控制單元ACU將采集到的電壓電流信號(hào)進(jìn)行三相靜止坐標(biāo)系到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系變換，實(shí)現(xiàn)控制量從交流量轉(zhuǎn)為直流量的轉(zhuǎn)變。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2任意一項(xiàng)所述的跨座式單軌列車(chē)輔助電源裝置，其特征在于輔助控制單元ACU采用DSP+FPGA架構(gòu)，包括電壓電流采樣模塊、PI調(diào)節(jié)模塊和SVPWM模塊，控制方式采用電壓電流雙閉環(huán)控制方式，將實(shí)際電壓與給定電壓進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，將輸出作為電流內(nèi)環(huán)的電流給定，并與實(shí)際電流進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，輸出結(jié)果作為SVPWM模塊的輸入，即可得到控制三相逆變功率模塊的脈沖信號(hào)，從而得到穩(wěn)定的三相交流輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的跨座式單軌列車(chē)輔助電源裝置，其特征在于三相逆變功率模塊采用三相IGBT全控橋功率模塊，且功率模塊采用熱管散熱器散熱；支撐電容采用高壓薄膜電容。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的跨座式單軌列車(chē)輔助電源裝置，其特征在于輔助控制單元ACU內(nèi)還設(shè)有兩級(jí)保護(hù)，其中，F(xiàn)PGA對(duì)IGBT、支撐電容過(guò)電壓、母線過(guò)流、輸出過(guò)流進(jìn)行快速保護(hù)，DSP通過(guò)輸入的各種模擬量進(jìn)行比較運(yùn)算實(shí)現(xiàn)軟件保護(hù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的跨座式單軌列車(chē)輔助電源裝置，其特征在于主電路模塊采用熔斷器進(jìn)行主電路的短路保護(hù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種跨座式單軌列車(chē)輔助電源裝置，該裝置包括主電路模塊和控制電路模塊，主電路模塊設(shè)有濾波電抗器、預(yù)充電電路、支撐電容、三相逆變功率模塊和輸出變壓器，預(yù)充電電路通過(guò)EMI濾波器與支撐電容連接，三相逆變功率模塊通過(guò)三相交流濾波器與輸出變壓器連接。本發(fā)明主電路采用模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，其中，功率模塊采用熱管散熱器散熱，散熱功率大，有助于提高IGBT的開(kāi)關(guān)頻率，從而減小交流輸出波形諧波含量，提高電源質(zhì)量，更好地保護(hù)車(chē)載中壓設(shè)備；支撐電容采用高壓薄膜電容，產(chǎn)品的使用壽命和維護(hù)周期長(zhǎng)，產(chǎn)品的可靠性高；輔助控制單元ACU采用電壓電流雙閉環(huán)控制，將控制量由交流量轉(zhuǎn)換為直流量，并通過(guò)SVPWM調(diào)制，電壓利用率高，諧波含量小。
文檔編號(hào)H02M1/12GK102739099SQ20121016211
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月24日
發(fā)明者周揚(yáng), 夏猛, 孫叢君, 孫國(guó)斌, 張亞偉, 張春磊, 徐先偉, 曲鵬, 梁世寬, 牟述佳, 王乾, 王長(zhǎng)昌, 薛浩飛, 遲久鳴 申請(qǐng)人:青島四方車(chē)輛研究所有限公司