專利名稱：城軌車輛輔助逆變器及城軌車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電氣技術(shù)，尤其涉及一種城軌車輛輔助逆變器及城軌車輛。
背景技術(shù)：
電力機車的運行系統(tǒng)主要包括牽引系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)，其中輔助系統(tǒng)用于為機車中的輔助設(shè)備供電，例如空調(diào)、照明、插座以及通風(fēng)機等設(shè)備，輔助逆變器是輔助系統(tǒng)的重要部件，提供恒壓恒頻的電源以驅(qū)動輔助設(shè)備正常工作。在機車運行過程中，為了保證輔助設(shè)備能夠正常穩(wěn)定的工作，輔助逆變器需達到滿功率輸出，且輸出電壓值及諧波含量需滿足輔助設(shè)備的需求。但由于列車的供電電壓幅值和頻率波動較大，電壓幅值的波動范圍通常在-33.3%至+20%之間，現(xiàn)有的輔助逆變器均不能實現(xiàn)滿功率輸出，因此急需一種新型的輔助逆變器，能夠適應(yīng)波動較大的供電電壓，并實現(xiàn)滿功率輸出。

實用新型內(nèi)容本實用新型提供一種城軌車輛輔助逆變器及城軌車輛，用于適應(yīng)波動較大的供電電壓，并實現(xiàn)滿功率輸出。本實用新型實施例提供一種城軌車輛輔助逆變器，包括輸入電路、濾波電路、逆變電路、輸出電路和輔助控制單元；所述逆變電路的逆變器采用空間矢量脈寬調(diào)制；所述輸出電路，包括輸出`變壓器和濾波電容組，所述輸出變壓器中的漏感與所述濾波電容組組成低通濾波器。如上所述的城軌車輛輔助逆變器，所述輸入電路中的電容充電電路包括二極管、充電電阻以及晶閘管，所述二極管和充電電阻串聯(lián)連接，所述晶閘管與所述二極管和充電電阻并聯(lián)連接。如上所述的城軌車輛輔助逆變器，所述輔助控制單元包括晶閘管控制板、逆變器控制板和網(wǎng)關(guān)控制板；所述網(wǎng)關(guān)控制板用于實現(xiàn)所述晶閘管控制板、逆變器控制板與控制系統(tǒng)之間的通f目。如上所述的城軌車輛輔助逆變器，所述逆變電路還包括復(fù)合母排；所述復(fù)合母排用于連接所述逆變器和其他電路器件。本實用新型實施例提供一種城軌車輛，包括本實用新型實施例提供的城軌車輛輔助逆變器。本實用新型實施例的技術(shù)方案通過對逆變電路中的逆變器采用空間矢量脈寬調(diào)制，并將輸出變壓器中漏感與濾波電容組成低通濾波器，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的輔助逆變器不能在波動較大的供電電壓條件下實現(xiàn)滿功率輸出的問題，本實用新型實施例提供的城軌車輛輔助逆變器能夠適應(yīng)波動較大的列車供電電壓，并實現(xiàn)滿功率輸出，且輸出電壓值及諧波含量能夠滿足輔助設(shè)備的需要，可靠性高，電路簡單易于維護，縮小了外觀尺寸，在節(jié)約空間的同時降低了成本。

圖1為本實用新型實施例提供的城軌車輛輔助逆變器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
圖1為本實用新型實施例提供的城軌車輛輔助逆變器的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，城軌車輛輔助逆變器的具體結(jié)構(gòu)如下，包括輸入電路1、濾波電路2、逆變電路3、輸出電路4和輔助控制單元5。其中，逆變電路3的逆變器31采用空間矢量脈寬調(diào)制。輸出電路4，包括輸出變壓器41和濾波電容42，所述輸出變壓器41中的漏感與所述濾波電容42組成低通濾波器。輸入電路I 一端連接網(wǎng)側(cè)輸入直流電壓，以傳輸直流電壓并提供給逆變電路3。輸A電路I可以包括電路保護器件、檢測器件以及電容充電電路，其中電路保護器件可采用熔斷器11，用于在輔助逆變器出現(xiàn)故障時熔斷，以保護其它電路器件。檢測器件可包括輸入電流傳感器12和輸入電壓傳感器13，輸入電流傳感器12串聯(lián)接入輸入電路1，用于檢測網(wǎng)偵_入電流值，輸入電壓傳感器13并聯(lián)接入輸入電路I，用于檢測網(wǎng)側(cè)輸入電壓值。電容充電電路可包括充電保護開關(guān)和充電電阻14，用于當(dāng)輔助逆變器得電后，向濾波電路2中的濾波電容21充電。充電保護開關(guān)優(yōu)選可采用晶閘管15，將二極管16和充電電阻14串聯(lián)連接，晶閘管15與該二極管16和充電電阻14并聯(lián)連接，共同構(gòu)成電容充電電路。該電容充電電路的工作過程為:當(dāng)輔助逆變器得電后，通過二極管16和充電電阻14向濾波電容21預(yù)充電，當(dāng)電壓傳感器24檢測到濾波電容21兩端的電壓升高至設(shè)定值時，晶閘管控制板51控制晶閘管15導(dǎo)通，從而減小濾波電容21的充電電流，降低對濾波電容21的沖擊。濾波電路2與輸入電路I的另一端連接，用于對網(wǎng)側(cè)輸入直流電壓進行濾波。濾波電路2可以包括直流輸入電抗器22、濾波電容21、放電電阻23以及電壓傳感器24。其中直流輸入電抗器22與濾波電容21組成LC濾波電路，用于吸收直流輸入電壓中的諧波電壓，抑制電源網(wǎng)絡(luò)中的高頻信號和尖峰電壓干擾，同時又能抑制逆變電路3中的逆變器31對電源網(wǎng)絡(luò)的干擾，濾波電容21還能夠?qū)㈦妷翰▌酉拗圃谠试S的范圍內(nèi)。放電電阻23并聯(lián)接入濾波電路2中，可快速降低濾波電容21的電壓，本實施例提供的放電電阻能夠在15分鐘內(nèi)將濾波電容21的電壓放電至36V以下。電壓傳感器24并聯(lián)接入濾波電路2，用于檢測濾波電容21兩端的電壓。逆變電路3為兩電平電壓型逆變電路，用于將濾波電路2輸出的直流電轉(zhuǎn)換為三相交流電。該逆變電路3可以包括逆變器31、突波電容32、驅(qū)動電路，其中逆變器31可采用6個絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT),驅(qū)動電路用于向各IGBT提供正向柵極電壓和反向門極電壓，以控制IGBT導(dǎo)通和關(guān)斷。逆變器31采用空間矢量脈寬調(diào)制(Space Vector Pulse Width Modulation，SVPWM)，生成三相脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulation, PWM)電壓，該PWM電壓基波為50Hz，頻率精度為±1%。突波電容32與IGBT并聯(lián)接入逆變電路3中，用于吸收IGBT在通斷過程中產(chǎn)生的尖峰電壓。逆變電路3中還可以包括溫度繼電器、光纖、光電轉(zhuǎn)換板、配置板及低壓連接器等電路器件，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)城軌車輛輔助逆變器的性能及其實現(xiàn)的功能設(shè)定電路器件及其型號，或設(shè)置電路器件的參數(shù)，或引入其它類似的電路器件用于改善輔助逆變器的性能，本實施例對此不作限定。輸出電路4可以包括輸出變壓器41和濾波電容組42，該輸出變壓器41采用A /Y型接法，將逆變電路3輸出的三相PWM電壓轉(zhuǎn)換為三相四線制的交流輸出電壓，并提供輸入直流電壓與輸出交流電壓之間的電氣隔離。濾波電容組42由三個分別并聯(lián)連接在兩相輸出交流電之間的電容構(gòu)成，分別與輸出變壓器41的漏感組成低通LC濾波器,用于對輸出變壓器41輸出的交流輸出電壓進行濾波，濾除輸出電壓中的諧波分量，以得到城軌車輛中輔助設(shè)備所需的380V/50HZ三相交流電。輔助控制單元5包括晶閘管控制板51、逆變器控制板52和網(wǎng)關(guān)控制板53，其中晶閘管控制板51接收網(wǎng)關(guān)控制板53發(fā)出的控制信號，用于向晶閘管15提供控制信號，控制晶閘管15的通斷。逆變器控制板52接收網(wǎng)關(guān)控制板53發(fā)出的控制信號，通過逆變電路3中的驅(qū)動板控制IGBT的通斷。網(wǎng)關(guān)控制板53用于實現(xiàn)所述晶閘管控制板51、逆變器控制板52與城軌車輛控制系統(tǒng)之間的通信，一方面將輔助逆變器的運行狀態(tài)反饋給城軌車輛控制系統(tǒng)，另一方面接收城軌車輛控制系統(tǒng)發(fā)出的指令，以在控制系統(tǒng)與輔助逆變器之間實現(xiàn)閉環(huán)控制。該輔助逆變器的工作過程為:輸入電路接入直流電壓，并經(jīng)濾波電路濾波后傳輸給逆變電路，逆變電路中的逆變器受逆變器控制板的控制實現(xiàn)高頻通斷，將輸入直流電壓轉(zhuǎn)換為PWM三相交流電，輸出電路中的變壓器將該PWM三相交流電轉(zhuǎn)換為三相四線制的交流電，經(jīng)輸出變壓器中的漏感與濾波電容組成的LC濾波器濾波后，作為輔助設(shè)備的電源提供給城軌車輛的輔助系統(tǒng)。本實施例的技術(shù)方案通過對逆變電路中的逆變器采用空間矢量脈寬調(diào)制，并將輸出變壓器中漏感與濾波電容組組成低通濾波器，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的輔助逆變器不能在波動較大的供電電壓條件下實現(xiàn)滿功率輸出的問題，本實施例提供的城軌車輛輔助逆變器能夠適應(yīng)波動較大的列車供電電壓，并實現(xiàn)滿功率輸出，且輸出電壓值及諧波含量能夠滿足輔助設(shè)備的需要，可靠性高，電路簡單易于維護，縮小了外觀尺寸，在節(jié)約空間的同時降低了成本。上述技術(shù)方案采用晶閘管作為充電保護開關(guān)，具有響應(yīng)速度快、故障率低等優(yōu)點，能夠快速調(diào)節(jié)濾波電容兩端的充電電壓，穩(wěn)定逆變電路的輸入電壓，同時也能夠延長濾波電容的使用壽命，提高輔助逆變器的穩(wěn)定性。優(yōu)選的，逆變電路3還可以采用復(fù)合母排，用于連接逆變器31、突波電容32及其他電路器件，以降低電路中的雜散電感，減少尖峰電壓產(chǎn)生，提高輔助逆變器的可靠性。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，輸出電路4還可以包括第一輸出電壓傳感器43、第二輸出電壓傳感器44和第三輸出電壓傳感器45以及第一輸出電流傳感器46、第二輸出電流傳感器47和第三輸出電流傳感器48,其中，一個輸出電壓傳感器與輸出三相交流電的其中兩相并聯(lián)連接，用于檢測輸出電壓，一個輸出電流傳感器串聯(lián)接入輸出三相交流電的其中一相，用于檢測輸出電流。輸出電壓傳感器和輸出電流傳感器將檢測到的電壓值和電流值提供給輔助控制單元5中的逆變器控制板52，用以實現(xiàn)反饋控制。逆變器控制板52根據(jù)傳感器檢測到的電壓值和電流值分析計算，發(fā)出調(diào)整后的控制信號，調(diào)節(jié)逆變器31的通斷頻率，以使輔助逆變器能夠適應(yīng)波動較大的供電電壓，并維持滿功率輸出，為輔助設(shè)備供電。上述技術(shù)方案中輔助控制單元5提供了一種實施方式，也可采用其它實現(xiàn)方式，例如采用晶閘管控制單元或逆變器控制單元與城軌車輛控制系統(tǒng)直接通信的方式，而不通過網(wǎng)關(guān)控制板，以縮短響應(yīng)時間，降低輸出信號的超調(diào)量，盡快達到穩(wěn)定狀態(tài)。類似的，本領(lǐng)域技術(shù)人員也可根據(jù)具體情況采用熟知的技術(shù)方案，以實現(xiàn)對輸入電路和逆變電路的控制。本實施例還提供一種城軌車輛，包括上述實施例提供的城軌車輛輔助逆變器，具備與上述實施例相同的技術(shù)效果。最后應(yīng)說明的是:以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型各實施例技術(shù)方案的范圍。
權(quán)利要求1.種城軌車輛輔助逆變器，包括輸入電路、濾波電路、逆變電路、輸出電路和輔助控制單元，其特征在于: 所述逆變電路的逆變器采用空間矢量脈寬調(diào)制； 所述輸出電路，包括輸出變壓器和濾波電容組，所述輸出變壓器中的漏感與所述濾波電容組組成低通濾波器。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的城軌車輛輔助逆變器，其特征在于，所述輸入電路中的電容充電電路包括二極管、充電電阻以及晶閘管，所述二極管和充電電阻串聯(lián)連接，所述晶閘管與所述二極管和充電電阻并聯(lián)連接。
3.據(jù)權(quán)利要求2所述的城軌車輛輔助逆變器，其特征在于，所述輔助控制單元包括晶閘管控制板、逆變器控制板和網(wǎng)關(guān)控制板； 所述網(wǎng)關(guān)控制板用于實現(xiàn)所述晶閘管控制板、逆變器控制板與控制系統(tǒng)之間的通信。
4.據(jù)權(quán)利要求1所述的城軌車輛輔助逆變器，其特征在于，所述逆變電路還包括復(fù)合母排； 所述復(fù)合母排用于連接所述逆變器和其他電路器件。
5.種城軌車輛，其特征在于，包括權(quán)利要求1-4任一所述的城軌車輛輔助逆變器。
專利摘要本實用新型提供一種城軌車輛輔助逆變器和城軌車輛。該城軌車輛輔助逆變器包括輸入電路、濾波電路、逆變電路、輸出電路和輔助控制單元；所述逆變電路的逆變器采用空間矢量脈寬調(diào)制；所述輸出電路，包括輸出變壓器和濾波電容組，所述輸出變壓器中的漏感與所述濾波電容組組成低通濾波器。本實用新型提供的城軌車輛輔助逆變器能夠適應(yīng)波動較大的供電電壓，并實現(xiàn)滿功率輸出，輸出電壓中諧波含量較低，能夠滿足輔助設(shè)備的需求。
文檔編號H02M7/5395GK202931224SQ20122058287
公開日2013年5月8日 申請日期2012年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月7日
發(fā)明者韓紅彬, 于躍, 趙立超 申請人:中國北車股份有限公司大連電力牽引研發(fā)中心