專利名稱：磁懸浮列車懸掛式變流器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及具有可逆變的直流功率輸入變換為交流功率輸出，屬于低 速磁懸浮列車的牽引電源。
技術背景低速磁懸浮列車的關鍵技術之一是牽引變流器的設計與控制。牽引變流器的額定輸入電壓是330VDC，輸出基波線電壓范圍0—220VAC，輸出基波線電 壓頻率范圍0—200Hz，最大輸出電流680A，驅(qū)動兩臺單邊短初級直線感應電機 并聯(lián)運行。對于低速磁懸浮列車牽引變流器的控制， 一般都采用V/F二常值的控制方 法。由于磁浮列車采用初級直線感應電機驅(qū)動，其初級和次級之間的間隙比較 大，導致磁浮列車牽引變流器的動態(tài)特性不好，而且功率因數(shù)比較低，所以對 牽引變流器加以改進已勢在必行。 發(fā)明內(nèi)容本實用新型的提出，旨在設計一種適合現(xiàn)階段磁浮列車工況的牽引變流器， 同時采用MVB網(wǎng)卡與磁浮列車其它設備進行通訊，進而實現(xiàn)SYP麗方式下的閉 環(huán)速度控制。本實用新型的技術解決方案是這樣實現(xiàn)的一種磁懸浮列車懸掛式變流器，包括前端保護電路和交流輸出電路，其特 征在于還包括DC/AC功率模塊電路、控制電路和MVB網(wǎng)卡，所述的前端保護電 路，通過第三軌輸入額定330V直流電壓，經(jīng)過DC/AC功率模塊電路轉(zhuǎn)換為三相 交流電并接入帶定位傳感器的直線電動機；其中所述的DC/AC功率模塊電路由 IGBT三相逆變橋及其驅(qū)動電路構成，且通過光纖與控制系統(tǒng)的逆變控制板相連 接，逆變控制板與信號處理板電連接，信號處理板又分別與交流輸出電路的電 流、電壓傳感器以及用于檢測中間電壓的電源傳感器保持電連接；所述的逆變 控制板上有中央處理器CPU， CPU將采自于交流輸出電路的電流、電壓傳感器以及電源傳感器的信號值加以計算和處理后，輸出適當?shù)豍WM脈沖信號送入驅(qū)動電路，再經(jīng)其放大后用以控制IGBT器件的通斷，并對直線電動機進行電壓和頻 率控制；同時，根據(jù)MVB網(wǎng)卡提供的定位傳感器速度信號，實現(xiàn)對直線電動機 的SVPWM方式的閉環(huán)速度控制。所述的前端保護電路由主接觸器K2、充電接觸器K1、充電電阻R、支撐電 容Cl和壓敏電阻KPB組成，支撐電容Cl和壓敏電阻KPB分別接在低電感復合 母排的止負端之間，充電接觸器K1和充電電阻R構成軟啟動電路，主接觸器K2 則跨接其兩端。所述的IGBT逆變橋由6個IGBT器件分作3個模塊，每個模塊由2個IGBT 組成一個橋臂，2個橋臂并聯(lián)組成三相逆變橋，IGBT的柵極與其驅(qū)動電路相連， 驅(qū)動電路為其提供驅(qū)動信3。與現(xiàn)有技術相比較，本實用新型的優(yōu)點在于通過采用IGBT 二相逆變橋作為 DC/AC功率模塊實現(xiàn)直交變換并用于對牽引電動機的電壓和頻率控制，同時實現(xiàn) 了 SVPWM方式下的閉環(huán)速度控制，因而獲得了高動態(tài)性能，高功率因數(shù)和高的 可靠性。

本實用新型有附圖2幅，其中圖1是本實用新型的電路結構框圖；圖2是本實用新型的電氣線路示意圖。在圖中1、前端保護電路 2、功率單元及驅(qū)動電路 3、交流輸出電路 4、控制電路5、 MVB網(wǎng)卡。
具體實施方式
如圖1和圖2所示的一種磁懸浮列車懸掛式變流器，包括前端保護電路1， 輸入額定直流電壓為330VDC，經(jīng)過主接觸器K1、充電接觸器K2、壓敏電阻KPB 連接到DC/AC功率模塊2，功率模塊的輸出連接到交流輸出電路3，交流輸出電 路的輸出電壓為三相交流電，最大電壓為220VAC,輸出頻率范圍0-200Hz。DC/AC 功率模塊2受控制電路4的控制，形成速度閉環(huán)型SVPWM控制系統(tǒng)，并目.具有 過壓、欠壓、過流、短路、過熱等保護功能。整個牽引變流器通過MVB網(wǎng)卡5 實現(xiàn)與地面操縱臺的通訊。其工作原理是輸入直流電壓經(jīng)過輸入保護電路l為功率單元模塊提供直流電壓。其中主接觸器K2負責主電路的通斷；充電接觸 器K1及充電電阻R構成輸入軟啟動電路，防止開機時出現(xiàn)大的浪涌電流，從而減小對中間支撐電容C1的沖擊。輸入直流電壓通過R為中間支撐電容C1充電， 當電壓達到一定值時，閉合K1，將R切除；KPB為壓敏電阻，其作用是當輸入 直流電壓發(fā)生大范圍波動時，保護后端功率單元模塊不受損壞；LV為電壓傳感 器，用T檢測中間電壓。功率模塊及驅(qū)動電路單元2包括6個600V/600A的IGBT模塊，每一個IGBT 模塊包括2個IGBT，組成一個橋臂，6個IGBT模塊2個一組并聯(lián)組成3相逆變 橋；C2、 C3、 C4為突波吸收電容，抑制IGBT開通和關斷時的尖峰電壓；驅(qū)動電 路主要為IGBT提供通斷的驅(qū)動信號。輸出交流電路主耍包括3個交流電壓傳感器和3個交流電流傳感器，電壓 傳感器主要測量三相交流電壓的相電壓，電流傳感器主要測量三相交流電流的 相電流，并把測量值送到信號處理板?？刂齐娐?是以IC為核心的速度閉環(huán)型SVP麗控制電路，它采樣中間直流 電壓、三相輸出電壓和電流信號，并通過MVB網(wǎng)卡獲得運行模式選擇命令、變 流器投入控制命令、變流器運行控制命令和系統(tǒng)復位控制信號以及從測速裝置獲 得的速度信號，完成對牽引逆變器的控制。另外控制電路4包含了過壓、欠壓、 過流、短路、過熱等保護功能。系統(tǒng)通過MVB網(wǎng)卡5，與地面操縱臺相聯(lián)。 一方面，牽引變流器將自身運 行信息傳給機車操縱臺，另一方面，牽引變流器接受地面操縱臺控制指令，實 現(xiàn)整個磁浮列車的協(xié)調(diào)控制。
權利要求1、一種磁懸浮列車懸掛式變流器，包括前端保護電路(1)和交流輸出電路(3)，其特征在于還包括DC/AC功率模塊電路(2)、控制電路(4)和MVB網(wǎng)卡(5)，所述的前端保護電路(1)，通過第三軌輸入額定330V直流電壓，經(jīng)過DC/AC功率模塊電路(2)轉(zhuǎn)換為三相交流電并接入帶定位傳感器的直線電動機；其中所述的DC/AC功率模塊電路(2)由IGBT三相逆變橋及其驅(qū)動電路構成，且通過光纖與控制系統(tǒng)的逆變控制板相連接，逆變控制板與信號處理板電連接，信號處理板又分別與交流輸出電路的電流、電壓傳感器以及用于檢測中間電壓的電源傳感器保持電連接；所述的逆變控制板上有中央處理器CPU，CPU將采自于交流輸出電路的電流、電壓傳感器以及電源傳感器的信號值加以計算和處理后，輸出適當?shù)豍WM脈沖信號送入驅(qū)動電路，再經(jīng)其放大后用以控制IGBT器件的通斷，并對直線電動機進行電壓和頻率控制；同時，根據(jù)MVB網(wǎng)卡(5)提供的定位傳感器速度信號，實現(xiàn)對直線電動機的SVPWM方式的閉環(huán)速度控制。
2、 根據(jù)權利要求1所述的磁懸浮列車懸掛式變流器，其特征在于所述的前 端保護電路由主接觸器K2、充電接觸器K1、充電電阻R、支撐電容Cl和壓敏電 阻KPB組成，支撐電容CI和壓敏電阻KPB分別接在低電感復合母排的正負端之 間，充電接觸器Kl和充電電阻R構成軟啟動電路，主接觸器K2則跨接其兩端。
3、 根據(jù)權利要求2所述的磁懸浮列車懸掛式變流器，其特征在于所述的IGBT 逆變橋由6個IGBT器件分作3個模塊，每個模塊由2個IGBT組成一個橋臂，2 個橋臂并聯(lián)組成三相逆變橋，IGBT的柵極與其驅(qū)動電路相連，驅(qū)動電路為其提 供驅(qū)動信號。
專利摘要本實用新型公開了一種磁懸浮列車懸掛式變流器，包括前端保護電路，輸入額定直流電壓330VDC，經(jīng)主接觸器、充電接觸器、壓敏電阻連接到DC/AC功率模塊，功率模塊的輸出連接到交流輸出電路，其輸出基波線電壓范圍為0～220VAC，輸出基波線電壓頻率范圍為0～220Hz，最大輸出電流680A。DC/AC功率模塊受控制電路的控制，形成速度閉環(huán)型SVPWM控制系統(tǒng)，并且還具有過壓、欠壓、過流、短路、過熱等保護功能。整個牽引變流器通過MVB網(wǎng)卡實現(xiàn)與地面操縱臺的通信。
文檔編號B60L13/03GK201120854SQ20072001626
公開日2008年9月24日 申請日期2007年11月27日 優(yōu)先權日2007年11月27日
發(fā)明者輝 耿, 韓紅彬, 馬惠春 申請人:謝步明