軌道客車(chē)用輔助電源變頻器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種軌道客車(chē)用輔助電源變頻器，是通過(guò)輸入濾波模塊、預(yù)充電及整流模塊、智能功率逆變模塊、正弦濾波模塊、輸入電壓采樣模塊、電壓互感器、電流互感器、驅(qū)動(dòng)芯片、單片機(jī)及顯示模塊的連接，對(duì)輸入的三相電源進(jìn)行濾波，然后將濾波后的三相輸入交流電源轉(zhuǎn)換成DC320V直流電壓，再將轉(zhuǎn)換后的DC320V直流電壓逆變?yōu)锳C230V60Hz輸出電源，通過(guò)LC電路對(duì)AC230V60Hz輸出電源進(jìn)行濾波，單片機(jī)接收來(lái)自車(chē)輛側(cè)提供的啟動(dòng)信號(hào)；檢測(cè)電壓是否欠壓及過(guò)壓，檢測(cè)電流是否過(guò)載及短路。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了三相電源輸入變單相電源輸出，解決了目前普通變頻器僅單相電源輸入單相電源輸出問(wèn)題，滿(mǎn)足城鐵車(chē)輛上電器設(shè)備的使用要求。變頻器采用單片機(jī)控制，實(shí)時(shí)監(jiān)視工作狀態(tài)，具備多重保護(hù)功能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】軌道客車(chē)用輔助電源變頻器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及軌道客車(chē)輔助電源變頻器。

【背景技術(shù)】
[0002]歐洲車(chē)輛輔助供電電源的額定頻率多為60Hz，在頻率為60Hz工況下，如果直接使用電源頻率為50Hz的設(shè)備(如微波爐、電烤箱、冷凍柜等)，由于工作電壓的額定頻率不一致，很容易造成用電設(shè)備的損壞，所以需要開(kāi)發(fā)研究一種適應(yīng)軌道客車(chē)用的輔助電源變頻器。
[0003]目前，變頻器的使用主要是調(diào)整電機(jī)的功率、實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速運(yùn)行，相對(duì)來(lái)說(shuō)較側(cè)重于控制電機(jī)的啟動(dòng)電流、降低電力線(xiàn)路電壓波動(dòng)、調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)矩等，從嚴(yán)格意義上劃分這類(lèi)變頻器不能被定義為電源變頻器范疇。另外，即便是市場(chǎng)上的普通變頻器能夠?qū)崿F(xiàn)電源的頻率變換，也僅為單相電源輸入，單相電源輸出，而軌道車(chē)輛上能提供的輸入電源為三相，因此需要研究一種能夠?qū)④?chē)輛的三相電源輸入變成單相電源輸出的變頻器。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種滿(mǎn)足車(chē)輛的三相電源輸入變單相電源輸出的輔助電源變頻器，以滿(mǎn)足車(chē)上電器設(shè)備的使用要求。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種軌道客車(chē)用輔助電源變頻器，其特征在于包括:
[0006]輸入濾波模塊，對(duì)輸入的三相電源進(jìn)行濾波；
[0007]預(yù)充電及整流模塊，將濾波后的三相輸入交流電源轉(zhuǎn)換成DC320V直流電壓；
[0008]智能功率逆變模塊，將轉(zhuǎn)換后的DC320V直流電壓逆變?yōu)锳C 230V 50Hz輸出電源；
[0009]正弦濾波模塊，通過(guò)LC電路對(duì)AC 230V 50Hz輸出電源進(jìn)行濾波；
[0010]輸入電壓米樣模塊，對(duì)車(chē)輛提供的輸入電壓進(jìn)行米樣，并傳輸給單片機(jī)進(jìn)行輸入電壓的欠壓及過(guò)壓檢測(cè)；
[0011 ] 直流電源供電模塊，對(duì)輸入電源進(jìn)行濾波，防止產(chǎn)生浪涌沖擊電壓，同時(shí)給預(yù)充電及整流模塊提供DC24V繼電器吸合電源，給智能功率逆變模塊提供DCllOV工作電源；
[0012]電壓互感器，對(duì)輸出電壓進(jìn)行采樣，并傳輸給單片機(jī)進(jìn)行輸出電壓的欠壓及過(guò)壓檢測(cè)；
[0013]電流互感器，對(duì)輸出電流進(jìn)行采樣，并傳輸給單片機(jī)進(jìn)行輸出電流的過(guò)載及短路檢測(cè)；
[0014]顯示模塊，驅(qū)動(dòng)一位的8段數(shù)碼顯示管，顯示相應(yīng)的故障代碼；
[0015]驅(qū)動(dòng)芯片，產(chǎn)生SPWM波逆變指令給智能功率逆變模塊；
[0016]單片機(jī)，接收來(lái)自車(chē)輛側(cè)提供的啟動(dòng)信號(hào)；檢測(cè)輸入、輸出電壓是否欠壓及過(guò)壓；檢測(cè)輸出電流是否過(guò)載及短路；通過(guò)直流供電模塊給預(yù)充電及整流模塊的繼電器提供DC24V吸合電源，給智能功率逆變模塊提供DCllOV工作電源；給顯示模塊提供需要顯示的故障代碼。
[0017]輸入濾波模塊中的濾波器采用380V、30A的NF311A30/02。
[0018]預(yù)充電及整流模塊的預(yù)充電電路由I個(gè)繼電器、2個(gè)電阻、三相整流橋組成，繼電器采用歐姆龍公司的G8P-1A4TP/DC24V型號(hào)，電阻選用RX20-50W-150 Ω ;整流電路的三相整流橋型號(hào)為美國(guó)仙童的GBPC3510W。
[0019]智能功率逆變模塊的IPM采用日本三菱PS21A7A。
[0020]正弦濾波模塊采用LC濾波電路，正弦濾波器的電感選用的參數(shù)為1.5mH 35A，電容選用的參數(shù)為450V 10uF0
[0021]電壓互感器型號(hào)采用LV-25P。
[0022]電流互感器型號(hào)采用LS100A/50mA。
[0023]驅(qū)動(dòng)芯片型號(hào)為M57962。
[0024]單片機(jī)采用的型號(hào)為STM32F103。
[0025]本實(shí)用新型通過(guò)輸入濾波模塊、預(yù)充電及整流模塊、智能功率逆變模塊、正弦濾波模塊、輸入電壓采樣模塊、電壓互感器、電流互感器、驅(qū)動(dòng)芯片、單片機(jī)及顯示模塊的連接，實(shí)現(xiàn)了三相電源輸入變單相電源輸出，解決了目前普通變頻器僅單相電源輸入單相電源輸出問(wèn)題，滿(mǎn)足軌道客車(chē)車(chē)輛上電器設(shè)備的使用要求。變頻器采用單片機(jī)控制，實(shí)時(shí)監(jiān)視工作狀態(tài)，具備多重保護(hù)功能。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1是本實(shí)用新型【具體實(shí)施方式】的結(jié)構(gòu)框圖；
[0027]圖2是本實(shí)用新型外形圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028]參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型【具體實(shí)施方式】包括輸入濾波模塊2、預(yù)充電及整流模塊3、智能功率逆變模塊4、正弦濾波模塊5、電流互感器6、電壓互感器8、單片機(jī)9、輸入電壓采樣模塊11、直流電源供電模塊12、驅(qū)動(dòng)芯片13、顯示模塊14，輸入濾波模塊2的X1、X2、X3分別連接車(chē)輛的輸入電源I的U、V、W相，輸入濾波模塊2的X4、X5、X6分別連接預(yù)充電及整流模塊3的X4、X5、X6以及輸入電壓采樣模塊的Xl的針腳1、針腳2、針腳3，輸入電壓采樣模塊的X2的針腳1、針腳2、針腳3分別連接單片機(jī)9的X2的針腳1、針腳2、針腳3，輸入電壓采樣模塊的X3連接直流電源供電模塊的Xl ;預(yù)充電及整流模塊3的X1、X2連接智能功率逆變模塊4的X1、X2 ;預(yù)充電及整流模塊3的X3連接直流電源供電模塊的X2，直流電源供電模塊的X5連接單片機(jī)9的X3，單片機(jī)9通過(guò)直接電源供電模塊12給預(yù)充電及整流模塊3提供DC24V繼電器吸合電源；智能功率逆變模塊4的X5、X6分別連接電感和電容；單片機(jī)9的X4連接直流電源供電模塊的X4，直流電源供電模塊的X3連接智能功率逆變模塊4的X3，單片機(jī)9通過(guò)直接電源供電模塊12給智能功率逆變模塊4提供DCllOV工作電源；單片機(jī)9的X5連接驅(qū)動(dòng)芯片的Xl，驅(qū)動(dòng)芯片的X2連接智能功率逆變模塊4的X4，單片機(jī)9通過(guò)驅(qū)動(dòng)芯片給智能功率逆變模塊提供SPWM波逆變指令；顯示模塊的Xl連接單片機(jī)9的X6 ；電壓互感器8連接單片機(jī)9的X7的針腳3和針腳4 ；電流互感器6連接單片機(jī)9的X7的針腳I和針腳2，車(chē)輛側(cè)的啟動(dòng)信號(hào)空開(kāi)10的STARTl和START2啟動(dòng)信號(hào)分別連接單片機(jī)9的Xl針腳I和針腳2，I為輸入電源，7為輸出電源。
[0029]輸入濾波模塊中的濾波器采用380V、30A的NF311A30/02。
[0030]預(yù)充電及整流模塊由I個(gè)繼電器、2個(gè)電阻、三相整流橋組成，繼電器采用歐姆龍公司的G8P-1A4TP/DC24V型號(hào)，電阻選用RX20-50W-150 Ω ;整流電路的三相整流橋型號(hào)為美國(guó)仙童的GBPC3510W。
[0031]智能功率逆變模塊的IPM采用日本三菱PS21A7A。
[0032]正弦濾波模塊采用LC濾波電路，正弦濾波器的電感選用的參數(shù)為1.5mH 35A，電容選用的參數(shù)為450V 10uF0
[0033]電壓互感器型號(hào)米用LV-25P。
[0034]電流互感器型號(hào)采用LS100A/50mA。
[0035]驅(qū)動(dòng)芯片型號(hào)為M57962。
[0036]單片機(jī)采用的型號(hào)為STM32F103。
[0037]電路中支撐電容的容量在設(shè)計(jì)選型時(shí)裕量較大，其優(yōu)點(diǎn)可使輸出電壓紋波減?。豢刂苹芈分械尿?qū)動(dòng)回路采用驅(qū)動(dòng)電平閉鎖電路，其優(yōu)點(diǎn)可增強(qiáng)電路的抗干擾的能力，驅(qū)動(dòng)頻率選擇為24K，其優(yōu)點(diǎn)可顯著的降低電感帶載工作時(shí)的噪聲，同時(shí)可以減少輸出濾波電感的電感量，減少電感的體積與重量；通過(guò)上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可極大的提高設(shè)備整體的抗振動(dòng)沖擊能力，為滿(mǎn)足軌道客車(chē)實(shí)際運(yùn)用工況提供了可能。該變頻器通過(guò)選用大裕量的元器件及優(yōu)化設(shè)計(jì)的控制電路，提高了抗大負(fù)載沖擊能力。變頻器在輸出濾波部分重點(diǎn)考慮了電感，適當(dāng)增加了鐵芯的磁通量，其優(yōu)點(diǎn)可使電感上損耗及發(fā)熱量減少，提高設(shè)備效率。同時(shí)選用的散熱器較大，正常工作時(shí)可以實(shí)現(xiàn)自然對(duì)流散熱，散熱效果較好。
[0038]參照?qǐng)D2，本實(shí)用新型的變頻器外形采用三角形結(jié)構(gòu)19，節(jié)省體積及安裝空間，可根據(jù)車(chē)輛實(shí)際安裝需求進(jìn)行定制，安裝在三角柜內(nèi)；工作狀態(tài)顯示板17設(shè)計(jì)在設(shè)備正面，并帶一位的數(shù)碼管，可以顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài)及各種故障代碼，驅(qū)動(dòng)板安裝在IGBT模塊附近，使驅(qū)動(dòng)板輸出到IGBT的引線(xiàn)最短；接線(xiàn)端子16采用前置安裝結(jié)構(gòu)，方便接線(xiàn)，扎線(xiàn)桿15安裝在接線(xiàn)端子16的右邊，采用扎線(xiàn)桿固定線(xiàn)束的結(jié)構(gòu)，方便扎線(xiàn)，18是把手。
【權(quán)利要求】
1.一種軌道客車(chē)用輔助電源變頻器，其特征在于包括: 輸入濾波模塊，對(duì)輸入的三相電源進(jìn)行濾波； 預(yù)充電及整流模塊，將濾波后的三相輸入交流電源轉(zhuǎn)換成DC320V直流電壓； 智能功率逆變模塊，將轉(zhuǎn)換后的DC320V直流電壓逆變?yōu)锳C 230V 50Hz輸出電源； 正弦濾波模塊，通過(guò)LC電路對(duì)AC 230V 50Hz輸出電源進(jìn)行濾波； 輸入電壓采樣模塊，對(duì)車(chē)輛提供的輸入電壓進(jìn)行采樣，并傳輸給單片機(jī)進(jìn)行輸入電壓的欠壓及過(guò)壓檢測(cè)； 直流電源供電模塊，對(duì)輸入電源進(jìn)行濾波，防止產(chǎn)生浪涌沖擊電壓，同時(shí)給預(yù)充電及整流模塊提供DC24V繼電器吸合電源，給智能功率逆變模塊提供DCllOV工作電源； 電壓互感器，對(duì)輸出電壓進(jìn)行采樣，并傳輸給單片機(jī)進(jìn)行輸出電壓的欠壓及過(guò)壓檢測(cè)； 電流互感器，對(duì)輸出電流進(jìn)行采樣，并傳輸給單片機(jī)進(jìn)行輸出電流的過(guò)載及短路檢測(cè)； 顯示模塊，驅(qū)動(dòng)一位的8段數(shù)碼顯示管，顯示相應(yīng)的故障代碼； 驅(qū)動(dòng)芯片，產(chǎn)生SPWM波逆變指令給智能功率逆變模塊； 單片機(jī)，接收來(lái)自車(chē)輛側(cè)提供的啟動(dòng)信號(hào)；檢測(cè)輸入、輸出電壓是否欠壓及過(guò)壓；檢測(cè)輸出電流是否過(guò)載及短路；通過(guò)直流供電模塊給預(yù)充電及整流模塊的繼電器提供DC24V吸合電源，給智能功率逆變模塊提供DCllOV工作電源；給顯示模塊提供需要顯示的故障代碼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道客車(chē)用輔助電源變頻器，其特征在于:輸入濾波模塊中的濾波器采用380V、30A的NF311A30/02。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道客車(chē)用輔助電源變頻器，其特征在于:預(yù)充電及整流模塊的預(yù)充電電路由I個(gè)繼電器、2個(gè)電阻、三相整流橋組成，繼電器采用歐姆龍公司的G8P-1A4TP/DC24V型號(hào)，電阻選用RX20-50W-150 Ω ;整流電路的三相整流橋型號(hào)為美國(guó)仙童的 GBPC3510W。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道客車(chē)用輔助電源變頻器，其特征在于:智能功率逆變模塊的IPM采用日本三菱PS21A7A。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道客車(chē)用輔助電源變頻器，其特征在于:正弦濾波模塊采用LC濾波電路，正弦濾波器的電感選用的參數(shù)為1.5mH 35A，電容選用的參數(shù)為450V10uF0
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道客車(chē)用輔助電源變頻器，其特征在于:電壓互感器型號(hào)采用 LV-25P。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道客車(chē)用輔助電源變頻器，其特征在于:電流互感器型號(hào)采用 LS100A/50mA。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道客車(chē)用輔助電源變頻器，其特征在于:驅(qū)動(dòng)芯片型號(hào)為M57962。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道客車(chē)用輔助電源變頻器，其特征在于:單片機(jī)采用的型號(hào)為 STM32F103。
【文檔編號(hào)】H02M5/42GK203984251SQ201420401267
【公開(kāi)日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年7月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月21日
【發(fā)明者】王樹(shù)賓, 關(guān)春暉 申請(qǐng)人:長(zhǎng)春軌道客車(chē)股份有限公司