用于客車的移動式直供電逆變電源的制作方法【專利摘要】本實用新型及一種用于客車的移動式直供電逆變電源，旨在解決當前逆變器易損壞、維修更換難度大、現(xiàn)有移動式逆變電源輸出電流中含有直流成分、工作效率低、電路復(fù)雜的技術(shù)問題，包括依次對應(yīng)連接的輸入接口、繼電器、逆變系統(tǒng)、輸出接口，所述的逆變系統(tǒng)包括DSP控制模塊、電壓電流反饋單元、電壓反饋單元、濾波器、對應(yīng)連接于所述DSP控制模塊的IGBT模塊、用于為所述DSP控制模塊提供電壓的輔助電源；本實用新型具有工作效率高、逆變后電壓波形好，接線簡單、移動方便等優(yōu)點?！緦＠f明】用于客車的移動式直供電逆變電源【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本實用新型及一種逆變電源，尤其涉及一種用于客車的移動式直供電逆變電源?！?br>背景技術(shù)：
】[0002]當前，我國在鐵路客運列車上作了升級改造，將以往的可開窗戶改為了固定封死的窗戶后，車廂內(nèi)的空氣流通則全部依靠空調(diào)機組提供，這使得空調(diào)的使用率大大提高，同時也是列車上用電量較大的電氣設(shè)備。尤其在夏天，由于空調(diào)供電器件的連續(xù)長時間工作，會出現(xiàn)長時間滿載運行導(dǎo)致器件的過度“疲勞”，而空調(diào)的電源來自于逆變器，在實際應(yīng)用中，逆變器是將特定的直流電轉(zhuǎn)換為指定的交流電。而列車上整個逆變器系統(tǒng)通常采用半橋或全橋電路結(jié)構(gòu)，由于安裝空間有限，且安裝在車底，運行環(huán)境惡劣，更換維修困難。最終將增快逆變器老化或損壞，結(jié)果導(dǎo)致空調(diào)機組停止工作，致使車廂內(nèi)溫度居高不下，旅客反映極為強烈，若采用相鄰車廂臨時拉電纜方式，存在很大的安全隱患。[0003]為解決上述問題，根據(jù)市場需求，西安車輛段聯(lián)合我公司研發(fā)了這款針對上述問題的移動式逆變電源(PortablelrnverterPowerSupply,PIPS),其中的移動的逆變器是整個”直一交”變換式PIPS系統(tǒng)的核心部分。體積小，移動方便，絕緣性高，當客運火車上的逆變器發(fā)生故障時，PIPS通過完成“直流一交流”的功率變換給負載供電。也就是說當列車上的逆變主路發(fā)生故障時，通過PIPS替代列車逆變部分給負載不間斷供電，滿足空調(diào)等設(shè)備的連續(xù)運行。又因為負載的電源都是由逆變器供給，因此，逆變器輸出的質(zhì)量直接決定整個PIPS系統(tǒng)的供電性能和可靠性。然而，由于控制系統(tǒng)精度的限制，如給定參考正弦調(diào)制波、三角載波的不對稱，以及各橋臂中的功率開關(guān)器件的開關(guān)特性，導(dǎo)通壓降以及驅(qū)動電路通道等因素的差異，都會導(dǎo)致逆變器的輸出波形中存在直流成份。不僅如此，在系統(tǒng)動態(tài)過渡過程中，如逆變器軟啟動，以及輸出側(cè)負載變化(突加、突卸負載)時，也會使逆變器輸出含有幾個周波的直流分量。無論是系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行還是動態(tài)過渡過程中產(chǎn)生的直流分量都會使得接在逆變器輸出側(cè)的互感器、變壓器等產(chǎn)生偏磁。當直流偏磁累積到一定程度后就可以使互感器、變壓器鐵芯發(fā)生飽和，同時伴隨勵磁電流增大，損耗增加，嚴重的時候還會影響逆變器的正常工作，影響系統(tǒng)的可靠運行。目前，消除互感器、變壓器偏磁的主要技術(shù)有:通過改變互感器、變壓器的設(shè)計來抑制偏磁。具體做法為，在其鐵芯加氣隙，就可以使得互感器、變壓器能承受較大的直流電流且不容易飽和。但是這種方案完全行不通，因為列車上的互感設(shè)備、變壓設(shè)備是固形的，不可以改動的，且不允許改動。就算改動也會導(dǎo)致整個PIPS系統(tǒng)效率降低。因此，要解決這個問題，就要從PIPS的逆變輸出上著手。[0004]在電路的拓撲結(jié)構(gòu)中加入隔直電容。將隔直電容與變壓器原邊繞組串聯(lián)，來阻斷直流分量。這種方案雖然簡單、可操作性強。但是隔直電容的引入增加了電路的復(fù)雜程度，而且大功率隔制電容的選取也非常困難，同時增加了整個PIPS系統(tǒng)的體積、重量和成本，這也是我公司設(shè)計要考慮的難點和特色。【
發(fā)明內(nèi)容】[0005]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，適應(yīng)現(xiàn)實需要，提供一種用于客車的移動式直供電逆變電源，旨在解決當前逆變器易損壞、維修更換難度大、現(xiàn)有移動式逆變電源輸出電流中含有直流成分、工作效率低、電路復(fù)雜的技術(shù)問題。[0006]為了實現(xiàn)本實用新型的目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案為:[0007]一種用于客車的移動式直供電逆變電源，包括依次對應(yīng)連接的用于與DC600V電壓連接的輸入接口、繼電器、用于將直流高壓逆變?yōu)榻涣鞯蛪旱哪孀兿到y(tǒng)、用于輸出交流低壓輸出接口；所述逆變系統(tǒng)包括DSP控制模塊、電壓電流反饋單元、電壓反饋單元、濾波器、對應(yīng)連接于所述DSP控制模塊的IGBT模塊、用于為所述DSP控制模塊提供電壓的輔助電源；所述繼電器對應(yīng)連接于IGBT模塊，所述電壓電流反饋單元對應(yīng)連接于所述IGBT模塊與DSP控制模塊之間，用于檢測經(jīng)IGBT模塊逆變后的電壓及電流并反饋至DSP控制模塊中，所述電壓反饋單元對應(yīng)連接于所述DSP控制模塊與繼電器之間，用于檢測輸入IGBT模塊中的電壓并反饋至DSP控制模塊中，所述IGBT模塊逆變后的電壓經(jīng)由所述濾波器輸出至輸出接□。[0008]還包括顯示及輸入單元，所述顯示及輸入單元包括對應(yīng)連接于所述濾波器與輸出接口之間的且用于顯示逆變后電壓的U相電壓表、V相電壓表、W相電壓表。[0009]所述顯示及輸入單元還包括對應(yīng)連接于所述DSP控制模塊的用于顯示逆變后輸出電壓及電流的并用于輸入對應(yīng)設(shè)置信息的觸摸屏。[0010]所述輸入接口為航空插頭公頭或航空插頭母頭。[0011]所述輸出接口為航空插頭公頭或航空插頭母頭。[0012]還包括移動小車，在所述移動小車上設(shè)置有機箱，所述輸入接口、繼電器、逆變系統(tǒng)、輸出接口、顯示及輸入單元對應(yīng)設(shè)置于所述機箱內(nèi)。[0013]本實用新型的有益效果在于:[0014]本實用新型提供了一種直流輸入DC600v，交流輸出三相DC380v正弦波的可移動式直供電逆變電源，具有在動態(tài)和穩(wěn)態(tài)情況下均具有很好的抑制偏磁的能力，提高系統(tǒng)工作的可靠性且輸出的電流中不含有直流成分。[0015]本實用新型使用DSP控制模塊使本逆變電源具有自學(xué)習(xí)功能，具有靜態(tài)識別，動態(tài)優(yōu)化，帶載優(yōu)化等特點，是列車所不具備的，并采用人機界面，即使用觸摸屏的設(shè)計，可顯示整個工作的運行狀態(tài)，控制軟件采用組態(tài)軟件編寫。能顯示故障時間、類型、原因等信息，還可提供解決方案，運行情況一目了然。[0016]由于輸入和輸出電壓比較高，輸入輸出電流比較大，本實用新型輸入/輸出連接口采用塑殼航空插頭，其防水防爆，作為設(shè)備輸入和輸出接線，該航插具有密封、導(dǎo)流、方便、快捷、安全、防水等明顯效果。[0017]本實用新型使用移動小車其設(shè)計小巧，移動方便，是列車上唯一一款可移動式直供電的逆變電源，補缺了以往列車上運行時逆變器不能更換的不足，提高了系統(tǒng)的靈活性，從攜帶和檢修方面，列車上的逆變器檢修空間狹小，光線灰暗，很難排查線路，散熱空間也非常差，比移動式逆變電源差的遠；在推廣上，因它拆卸、安裝、維護、安全等諸多優(yōu)點，在推廣發(fā)展上很容易發(fā)揮它的優(yōu)勢，得到青睞。并節(jié)省了成本。【專利附圖】【附圖說明】[0018]圖1為本實用新型用于客車的移動式直供電逆變電源原理框架示意圖；[0019]圖2為圖1逆變系統(tǒng)原理框架不意圖；[0020]圖3為本實用新型啟動波形示意圖；[0021]圖4為本實用新型運行波形示意圖；[0022]圖中I為逆變系統(tǒng)。【具體實施方式】[0023]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明:[0024]實施例:一種用于客車的移動式直供電逆變電源，參見圖1，圖2，包括依次對應(yīng)連接的用于與DC600V電壓連接的輸入接口、繼電器、用于將直流高壓逆變?yōu)榻涣鞯蛪旱哪孀兿到y(tǒng)、用于輸出交流低壓的輸出接口；所述逆變系統(tǒng)包括DSP控制模塊、電壓電流反饋單元、電壓反饋單元、濾波器、對應(yīng)連接于所述DSP控制模塊的IGBT模塊、用于為所述DSP控制模塊提供電壓的輔助電源；所述繼電器對應(yīng)連接于IGBT模塊，所述電壓電流反饋單元對應(yīng)連接于所述IGBT模塊與DSP控制模塊之間，用于檢測經(jīng)IGBT模塊逆變后的電壓及電流并反饋至DSP控制模塊中，所述電壓反饋單元對應(yīng)連接于所述DSP控制模塊與繼電器之間，用于檢測輸入IGBT模塊中的電壓并反饋至DSP控制模塊中，所述IGBT模塊逆變后的電壓經(jīng)由所述濾波器輸出至輸出接口。本實用新型進一步的還包括顯示及輸入單元，所述顯示及輸入單元包括對應(yīng)連接于所述濾波器與輸出接口之間的且用于顯示逆變后電壓的U相電壓表、V相電壓表、W相電壓表,對應(yīng)連接于所述DSP控制模塊的用于顯不逆變后輸出電壓及電流的并用于輸入相應(yīng)設(shè)置信息的觸摸屏。以上所述的輸入接口與輸出接口均為航空插頭公頭(或航空插頭母頭)。本實用新型進一步的還包括移動小車，在所述移動小車上設(shè)置有機箱，所述輸入接口、繼電器、逆變系統(tǒng)、輸出接口、顯示及輸入單元對應(yīng)設(shè)置于所述機箱內(nèi)。[0025]本實用新型的設(shè)計理念為:DC/AC轉(zhuǎn)換是整個逆變電源的關(guān)鍵技術(shù)核心，完善的保護環(huán)節(jié)，可靠的設(shè)計技術(shù)、安全的應(yīng)用環(huán)境、高度協(xié)調(diào)的兼容性能是整個系統(tǒng)設(shè)計理念。[0026]本實用新型的逆變系統(tǒng)，主要將DC600V逆變成工作頻率為50HZ，3相AC380V電壓，為空調(diào)機組提供電源；本實用新型在輸入端DC600V的正、負母線電壓的平均值是均衡的，正、負母線的輸出功率也相同；若有正方向的直流電流分量存在，則一個工頻周期內(nèi)正母線的輸出功率大于負母線的輸出功率，當負母線由于正方向的直流電流分量的存在所吸收的功率大于其輸出功率時，則會導(dǎo)致負母線的電壓高于正母線電壓；反之，則一個工頻周期內(nèi)負母線的輸出功率大于正母線的輸出功率，當正母線由于負方向的直流電流分量的存在所吸收的功率大于其輸出功率時，則會導(dǎo)致正母線的電壓高于負母線電壓。從上可知，控制正負直流母線電壓的均衡，對整個逆變器系統(tǒng)的穩(wěn)定運行就顯得非常重要。本實用新型基于本發(fā)明的用于客車的移動式直供電逆變電源所采用的方法如下:檢測當前正母線電壓Udc+、負母線電壓Udc-，獲得正、負母線電壓的差值/AUdc0對正、負母線電壓的差值A(chǔ)Udc進行濾波處理，再對濾波后的正、負母線電壓的差值進行調(diào)節(jié)和限幅處理，調(diào)節(jié)可以為比例積分(PI)調(diào)節(jié)或比例(P)調(diào)節(jié)。并獲得第一次補償，對正、負母線電壓的差值與O進行比較，進行處理獲得第二補償量；對第一補償量和第二補償量進行疊加運算獲得最終的補償量，最終實現(xiàn)無偏磁效應(yīng)(成熟的經(jīng)驗借助于偏磁調(diào)節(jié)發(fā))；對逆變系統(tǒng)的輸出端部分使用逆變輸出濾波器，最終實現(xiàn)輸出穩(wěn)定的正弦波，其啟動波形和運行波形如圖3和圖4所示。本實用新型在實施中還采用軟啟動功能:主要為減少機車在過分相后逆變電源硬啟動對空調(diào)機組的沖擊，降低啟動電流，減少對電網(wǎng)的沖擊，保護空調(diào)機組，并且隨轉(zhuǎn)速增加，電流和轉(zhuǎn)矩變化也緩慢增加。采用軟啟動在其他方面的好處有可以根據(jù)負載情況選擇不同的啟動方式及參數(shù)設(shè)置，達到最大程度的使電動機實現(xiàn)最佳啟動效果；高可靠性；體積小.便于安裝；對電動機的啟動和運行具有多種保護功能。如過流、過負荷、缺相、過熱等保護；便捷直觀的操作顯示鍵盤，可根據(jù)不同負載方便的對啟/停參數(shù)進行設(shè)置或修改；可以與計算機網(wǎng)絡(luò)進行通信；軟啟動的實際輸出功率可根據(jù)負載進行設(shè)定等。進一步的本實用新型通過PID控制，即通過對被控制量的反饋信號與目標信號的偏差量進行比例、積分、微分運算，來調(diào)整本逆變電源的最終輸出頻率，并構(gòu)成負反饋系統(tǒng)，使被控量穩(wěn)定在目標量上。本實用新型根據(jù)所帶負載的性質(zhì)不同，分為感性負載和阻性負載，感性負載一般為電動機，阻性負載為電磁爐等?，F(xiàn)有的逆變電源通常帶感性負載一般沒有問題，但是若帶三相380V電磁爐就有了大問題:電磁爐一般都有個整流橋，如果是逆變電源輸出直接供給電磁爐就會出現(xiàn)短路故障。究其原因就在于逆變輸出電源的性質(zhì)是高頻矩形波，次波形經(jīng)過整流橋時相當于帶了微載，導(dǎo)致整流橋強行導(dǎo)通，造成短路狀態(tài)或燒壞器件。為此本實用新型設(shè)計了兩套工作模式:感性工作模式和電磁爐式工作模式，在使用不同的負載時只需切換模式即可安全待載，從而解決了這個難題。本實用新型的移動小車靈活移動，根據(jù)運行現(xiàn)場的實際要求，本實用新型的電氣原件完全封裝在可以移動小車的機箱內(nèi)，設(shè)計小巧玲瓏，攜帶方便。[0027]本實用新型的實施例公布的是較佳的實施例，但并不局限于此，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，極易根據(jù)上述實施例，領(lǐng)會本實用新型的精神，并做出不同的引申和變化，但只要不脫離本實用新型的精神，都在本實用新型的保護范圍內(nèi)。【權(quán)利要求】1.一種用于客車的移動式直供電逆變電源，包括依次對應(yīng)連接的用于與DC600V電壓連接的輸入接口、繼電器、用于將直流高壓逆變?yōu)榻涣鞯蛪旱哪孀兿到y(tǒng)、用于輸出交流低壓的輸出接口；其特征是:所述逆變系統(tǒng)包括DSP控制模塊、電壓電流反饋單元、電壓反饋單元、濾波器、對應(yīng)連接于所述DSP控制模塊的IGBT模塊、用于為所述DSP控制模塊提供電壓的輔助電源；所述繼電器對應(yīng)連接于IGBT模塊，所述電壓電流反饋單元對應(yīng)連接于所述IGBT模塊與DSP控制模塊之間，用于檢測經(jīng)IGBT模塊逆變后的電壓及電流并反饋至DSP控制模塊中，所述電壓反饋單元對應(yīng)連接于所述DSP控制模塊與繼電器之間，用于檢測輸入IGBT模塊中的電壓并反饋至DSP控制模塊中；所述IGBT模塊逆變后的電壓經(jīng)由所述濾波器輸出至輸出接口。2.如權(quán)利要求1所述的用于客車的移動式直供電逆變電源，其特征是:還包括顯示及輸入單元，所述顯示及輸入單元包括對應(yīng)連接于所述濾波器與輸出接口之間的且用于顯示逆變后電壓的U相電壓表、V相電壓表、W相電壓表。3.如權(quán)利要求2所述的用于客車的移動式直供電逆變電源，其特征是:所述顯示及輸入單元還包括對應(yīng)連接于所述DSP控制模塊的用于顯示逆變后輸出電壓及電流的并用于輸入對應(yīng)設(shè)置信息的觸摸屏。4.如權(quán)利要求1所述的用于客車的移動式直供電逆變電源，其特征是:所述輸入接口為航空插頭公頭或航空插頭母頭。5.如權(quán)利要求1所述的用于客車的移動式直供電逆變電源，其特征是:所述輸出接口為航空插頭公頭或航空插頭母頭。6.如權(quán)利要求1所述的用于客車的移動式直供電逆變電源，其特征是:還包括移動小車，在所述移動小車上設(shè)置有機箱，所述輸入接口、繼電器、逆變系統(tǒng)、輸出接口、顯示及輸入單元對應(yīng)設(shè)置于所述機箱內(nèi)。【文檔編號】H02M7/537GK203734564SQ201420077433【公開日】2014年7月23日申請日期:2014年2月24日優(yōu)先權(quán)日:2014年2月24日【發(fā)明者】許志華申請人:陜西長達電子有限公司