一種電力機(jī)車逆變電源的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種電力機(jī)車逆變電源，包括單片機(jī)控制模塊，以及與單片機(jī)控制模塊信號(hào)連接的DC-DC轉(zhuǎn)換電路、DC-AC轉(zhuǎn)換電路、按鍵操作模塊、看門狗電路、報(bào)警輸出電路、485通訊輸出模塊和液晶顯示模塊，所述DC-DC轉(zhuǎn)換電路與輸入電路之間設(shè)有整流電路，電源模塊與所述輸入電路連接用于為整個(gè)逆變電源提供工作和控制電源。所述電力機(jī)車逆變電源其采用高性能的單片機(jī)控制模塊對(duì)運(yùn)行的工作進(jìn)行實(shí)時(shí)閉環(huán)控制，直接參與控制內(nèi)部的各重要參數(shù)，使得逆變器始終處于最佳的工作狀態(tài)，大大提高了該電力機(jī)車逆變電源整機(jī)的各項(xiàng)性能，具有抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)頻穩(wěn)壓精度高、失真度小、效率高，使普通民用交流電器在電力機(jī)車使用成為可能。
【專利說明】—種電力機(jī)車逆變電源
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電力機(jī)車行業(yè)，尤其涉及一種電力機(jī)車逆變電源。
【背景技術(shù)】
[0002]電力機(jī)車的受電是通過受電弓把電網(wǎng)的25KV交流電壓引入電力機(jī)車主變壓器，由于在同一段電網(wǎng)下電力機(jī)車的數(shù)量越多，電網(wǎng)輸出功率越大，電網(wǎng)的輸出電壓也產(chǎn)生很大的波動(dòng)，同時(shí)電力機(jī)車還給電網(wǎng)帶來大量的高次諧波。因此電力機(jī)車的受電存在以下缺點(diǎn):電壓波動(dòng)大(19-29KV)、高次諧波大、瞬時(shí)變化量大。電壓經(jīng)電力機(jī)車主變壓器到次邊，使次邊電壓也隨之變化，次邊AC220V的電壓變化范圍是AC150-275V，因此日常電器在電力機(jī)車都無法使用。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種體積小、重量輕、效率高及運(yùn)行可靠的電力機(jī)車逆變電源，它可為精密設(shè)備提供可靠?jī)?yōu)質(zhì)的交流電源，且由于其擁有單片機(jī)的完善檢測(cè)和保護(hù)功能，以及采用先進(jìn)的逐一脈沖過流檢測(cè)的逆變技術(shù)，使整機(jī)具有抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)頻穩(wěn)壓精度高、失真度小、效率高，使普通民用交流電器在電力機(jī)車使用成為可能。
[0004]本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
[0005]本實(shí)用新型提供一種電力機(jī)車逆變電源，包括單片機(jī)控制模塊，以及與單片機(jī)控制模塊信號(hào)連接的DC-DC轉(zhuǎn)換電路、DC-AC轉(zhuǎn)換電路、按鍵操作模塊、看門狗電路、報(bào)警輸出電路、485通訊輸出模塊和液晶顯示模塊，所述DC-DC轉(zhuǎn)換電路與輸入電路之間設(shè)有整流電路，電源模塊與所述輸入電路連接用于為整個(gè)逆變電源提供工作和控制電源。
[0006]進(jìn)一步地，所述輸入電路包括用于電壓濾波后進(jìn)行電壓檢測(cè)的傳感器和根據(jù)電壓值通斷的繼電器。
[0007]進(jìn)一步地，所述輸出電路包括高頻濾波處理電路，且所述高頻濾波處理電路與所述繼電器信號(hào)連接。
[0008]進(jìn)一步地，所述整流電路采用橋式整流，包括電抗器和與所述電抗器信號(hào)連接的電容濾波單元。
[0009]進(jìn)一步地，所述DC-DC轉(zhuǎn)換電路包括與單片機(jī)控制模塊連接的第二開關(guān)管驅(qū)動(dòng)模塊以及IGBT功率管、高頻推挽變壓器、整流濾波電路與電壓傳感器，所述電壓傳感器與所述單片機(jī)控制模塊信號(hào)連接。
[0010]進(jìn)一步地，所述DC-AC轉(zhuǎn)換電路包括與單片機(jī)控制模塊連接的第一開關(guān)管驅(qū)動(dòng)模塊以及全橋逆變功率管、LC濾波電路與分壓電阻，所述分壓電阻的輸出信號(hào)連接于所述第一開關(guān)管驅(qū)動(dòng)模塊。
[0011]基于上述技術(shù)方案的公開，本實(shí)用新型提供的所述電力機(jī)車逆變電源其采用高性能的單片機(jī)控制模塊對(duì)運(yùn)行的工作進(jìn)行實(shí)時(shí)閉環(huán)控制，直接參與控制內(nèi)部的各重要參數(shù)，使得逆變器始終處于最佳的工作狀態(tài)，大大提高了該電力機(jī)車逆變電源整機(jī)的各項(xiàng)性能。該電力機(jī)車逆變電源能實(shí)時(shí)跟蹤并修正輸出純正的正弦波，使交流輸出中的直流分量等于零，這是傳統(tǒng)的數(shù)模組合的逆變器所難以達(dá)到的。且由于采用了高性能的微處理器對(duì)逆變器的運(yùn)行工作進(jìn)行實(shí)時(shí)閉環(huán)控制，使得所有的初始脈沖采用了緩啟動(dòng)，并且提高了逆變器內(nèi)部逆變正負(fù)電源精度±0.5%，降低了總線電壓，進(jìn)一步減小了器件工作時(shí)的應(yīng)力，大大延長(zhǎng)了整機(jī)壽命。整個(gè)系統(tǒng)都是采用智能化的管理，當(dāng)溫度高于40°C時(shí)，就會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)開始工作，系統(tǒng)內(nèi)部的芯片可以在溫度高達(dá)100°C情況下正常工作，保證了機(jī)器可長(zhǎng)期可靠工作，功率的余量大。當(dāng)散熱片溫度高到90°C時(shí)，電源將會(huì)自動(dòng)關(guān)閉交流輸出。該電力機(jī)車逆變電源無論工作在高溫、低溫狀態(tài)下，還是在高壓、低壓系統(tǒng)狀態(tài)下，輸出始終是穩(wěn)頻、穩(wěn)壓的交流電壓。
[0012]且，在交流輸入端，電池兼容的抗干擾使得反灌噪音小于1% ;負(fù)載逆變器的輸出輸入完全電氣隔離，符合鐵路系統(tǒng)對(duì)直流電源、交流輸出完全浮空的要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型提出的一種電力機(jī)車逆變電源的總體配置框圖；
[0014]圖2為本實(shí)用新型提出的一種電力機(jī)車逆變電源的輸入部分的控制原理圖；
[0015]圖3為本實(shí)用新型提出的一種電力機(jī)車逆變電源的傳感器部分的控制原理圖；
[0016]圖4為本實(shí)用新型提出的一種電力機(jī)車逆變電源的升壓部分的控制原理圖；
[0017]圖5為本實(shí)用新型提出的一種電力機(jī)車逆變電源的逆變部分的控制原理圖；
[0018]圖6為本實(shí)用新型提出的一種電力機(jī)車逆變電源的輸出部分的控制原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖并通過【具體實(shí)施方式】來進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案:
[0020]請(qǐng)參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型提供一種電力機(jī)車逆變電源，包括單片機(jī)控制模塊7，以及與單片機(jī)控制模塊7信號(hào)連接的DC-DC轉(zhuǎn)換電路4、DC-AC轉(zhuǎn)換電路9、按鍵操作模塊5、看門狗電路6、報(bào)警輸出電路8、485通訊輸出模塊11和液晶顯示模塊12，所述DC-DC轉(zhuǎn)換電路4與輸入電路2之間設(shè)有整流電路3，電源模塊I與所述輸入電路2連接用于為整個(gè)逆變電源提供工作和控制電源。
[0021]請(qǐng)參照?qǐng)D1和圖2，所述輸入電路2的輸入電壓范圍AC0-400V，用于電壓濾波后進(jìn)行電壓檢測(cè)的傳感器U3和根據(jù)電壓值通斷的繼電器Jl6。輸入電壓濾波處理后，進(jìn)入傳感器U3進(jìn)行電壓檢測(cè)，當(dāng)輸入電壓在150V-300V之間時(shí)打開輸入繼電器J16，后續(xù)電路開始工作；當(dāng)輸入電壓低于150V或高于300V時(shí)關(guān)閉輸入繼電器J16，后續(xù)電路停止工作。進(jìn)入過分相無電區(qū)自動(dòng)關(guān)閉輸入繼電器，得電后控制重新啟動(dòng)。
[0022]請(qǐng)參照?qǐng)D1和圖2，所述整流電路3采用橋式整流D15，包括電抗器LlO和與所述電抗器LlO信號(hào)連接的電容濾波單元。輸入AC150-300V電壓通過橋式整流D15后經(jīng)過電抗器LlO限流至電容濾波，得到210-420V直流電壓。
[0023]請(qǐng)參照?qǐng)D1、圖3及圖4，所述DC-DC轉(zhuǎn)換電路4包括與單片機(jī)控制模塊7連接的第二開關(guān)管驅(qū)動(dòng)模塊ZC002以及IGBT功率管(Q7、Q8)、高頻推挽變壓器Tl、整流濾波電路與電壓傳感器U4，所述電壓傳感器U4與所述單片機(jī)控制模塊7信號(hào)連接。由單片機(jī)產(chǎn)生35KHz的高頻信號(hào)至第二開關(guān)管驅(qū)動(dòng)模塊ZC002，第二驅(qū)動(dòng)模塊ZC002發(fā)出控制信號(hào)給IGBT功率管(Q7、Q8)，IGBT功率管(Q7、Q8)驅(qū)動(dòng)高頻推挽變壓器Tl進(jìn)行電壓變換，經(jīng)整流濾波電路輸出直流電壓，該直流經(jīng)高精度電壓傳感器U4采樣送至單片機(jī)控制模塊7，單片機(jī)控制模塊7進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸出相應(yīng)的PWM調(diào)制信號(hào)至第二開關(guān)管驅(qū)動(dòng)模塊ZC002，第二驅(qū)動(dòng)模塊ZC002發(fā)出控制信號(hào)給IGBT功率管(Q7、Q8)，使輸出直流電壓穩(wěn)定在360V。前端還對(duì)開關(guān)管采用先進(jìn)的逐一脈沖過流檢測(cè)的逆變技術(shù)及溫度控制，對(duì)功率管實(shí)時(shí)保護(hù)。
[0024]請(qǐng)參照?qǐng)D1、圖3和圖5，所述DC-AC變換電路9包括與單片機(jī)控制模塊7連接的第一開關(guān)管驅(qū)動(dòng)模塊ZC001以及全橋逆變功率管(Ql、Q2、Q3、Q4)、LC濾波電路與分壓電阻R7，所述分壓電阻R7的輸出信號(hào)連接于所述第一開關(guān)管驅(qū)動(dòng)模塊ZC001。由第一開關(guān)管驅(qū)動(dòng)模塊ZC001芯片輸出3?麗調(diào)制信號(hào)，經(jīng)全橋逆變功率管(01、02、03、04)把36(^直流電壓轉(zhuǎn)化為50Hz的交流電壓，經(jīng)LC濾波電路后通過分壓電阻R7采樣反饋到第一開關(guān)管驅(qū)動(dòng)模塊ZC001芯片，自動(dòng)調(diào)整SPWM調(diào)制信號(hào)，穩(wěn)定輸出為220V。通過R12采集負(fù)載電流信號(hào)，實(shí)施過流保護(hù)。采用先進(jìn)的逐一脈沖過流檢測(cè)的逆變技術(shù)及溫度控制，對(duì)全橋逆變功率管實(shí)時(shí)保護(hù)。
[0025]請(qǐng)參照?qǐng)D1和圖6，所述輸出電路10包括高頻濾波處理電路U15,且所述高頻濾波處理電路U15與所述繼電器信號(hào)連接。AC220V輸出經(jīng)高頻濾波處理電路U15，到繼電器控制輸出，過流時(shí)關(guān)閉繼電器。
[0026]綜上，本實(shí)用新型提供的所述電力機(jī)車逆變電源其采用高性能的單片機(jī)控制模塊7對(duì)運(yùn)行的工作進(jìn)行實(shí)時(shí)閉環(huán)控制，直接參與控制內(nèi)部的各重要參數(shù)，使得逆變器始終處于最佳的工作狀態(tài)，大大提高了該電力機(jī)車逆變電源整機(jī)的各項(xiàng)性能。該電力機(jī)車逆變電源能實(shí)時(shí)跟蹤并修正輸出純正的正弦波，使交流輸出中的直流分量等于零，這是傳統(tǒng)的數(shù)模組合的逆變器所難以達(dá)到的。且由于采用了高性能的微處理器對(duì)逆變器的運(yùn)行工作進(jìn)行實(shí)時(shí)閉環(huán)控制，使得所有的初始脈沖采用了緩啟動(dòng)，并且提高了逆變器內(nèi)部逆變正負(fù)電源精度±0.5%，降低了總線電壓，進(jìn)一步減小了器件工作時(shí)的應(yīng)力，大大延長(zhǎng)了整機(jī)壽命。整個(gè)系統(tǒng)都是采用智能化的管理，當(dāng)溫度高于40°C時(shí)，就會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)開始工作，系統(tǒng)內(nèi)部的芯片可以在溫度高達(dá)100°C情 況下正常工作，保證了機(jī)器可長(zhǎng)期可靠工作，功率的余量大。當(dāng)散熱片溫度高到90°C時(shí)，電源將會(huì)自動(dòng)關(guān)閉交流輸出。該電力機(jī)車逆變電源無論工作在高溫、低溫狀態(tài)下，還是在高壓、低壓系統(tǒng)狀態(tài)下，輸出始終是穩(wěn)頻、穩(wěn)壓的交流電壓。且，在交流輸入端，電池兼容的抗干擾使得反灌噪音小于1% ;負(fù)載逆變器的輸出輸入完全電氣隔離，符合鐵路系統(tǒng)對(duì)直流電源、交流輸出完全浮空的要求。
[0027]上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了示例性的描述，顯然本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本實(shí)用新型技術(shù)方案進(jìn)行的各種改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本實(shí)用新型的構(gòu)思和技術(shù)方案直接用于其它場(chǎng)合的，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種電力機(jī)車逆變電源，其特征在于，包括單片機(jī)控制模塊，以及與單片機(jī)控制模塊信號(hào)連接的DC-DC轉(zhuǎn)換電路、DC-AC轉(zhuǎn)換電路、按鍵操作模塊、看門狗電路、報(bào)警輸出電路、485通訊輸出模塊和液晶顯示模塊，所述DC-DC轉(zhuǎn)換電路與輸入電路之間設(shè)有整流電路，電源模塊與所述輸入電路連接用于為整個(gè)逆變電源提供工作和控制電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力機(jī)車逆變電源，其特征在于，所述輸入電路包括用于電壓濾波后進(jìn)行電壓檢測(cè)的傳感器和根據(jù)電壓值通斷的繼電器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力機(jī)車逆變電源，其特征在于，所述輸出電路包括高頻濾波處理電路，且所述高頻濾波處理電路與所述繼電器信號(hào)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力機(jī)車逆變電源，其特征在于，所述整流電路采用橋式整流，包括電抗器和與所述電抗器信號(hào)連接的電容濾波單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力機(jī)車逆變電源，其特征在于，所述DC-DC轉(zhuǎn)換電路包括與單片機(jī)控制模塊連接的第二開關(guān)管驅(qū)動(dòng)模塊以及IGBT功率管、高頻推挽變壓器、整流濾波電路與電壓傳感器，所述電壓傳感器與所述單片機(jī)控制模塊信號(hào)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力機(jī)車逆變電源，其特征在于，所述DC-AC轉(zhuǎn)換電路包括與單片機(jī)控制模塊連接的第一開關(guān)管驅(qū)動(dòng)模塊以及全橋逆變功率管、LC濾波電路與分壓電阻，所述分壓電阻的輸出信號(hào)連接于所述第一開關(guān)管驅(qū)動(dòng)模塊。
【文檔編號(hào)】H02M7/42GK203377804SQ201320416035
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年7月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月12日
【發(fā)明者】楊長(zhǎng)命, 孫華, 朱立明 申請(qǐng)人:株洲中車電力機(jī)車配件有限公司, 神華準(zhǔn)格爾能源有限責(zé)任公司