專利名稱：機(jī)車變頻空調(diào)電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型一種鐵路的機(jī)車變頻空調(diào)電源裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其性能優(yōu)越的程度取決于為之提供能量的電源及自動化控制 裝置。鐵路機(jī)車變頻空調(diào)電源(簡稱“空調(diào)電源”)，既要達(dá)到機(jī)車變頻空調(diào)機(jī)組(簡稱“空 調(diào)機(jī)組”)規(guī)運(yùn)行所需具備的各項性能要求，同時還要克服機(jī)車運(yùn)行時惡劣工況環(huán)境所帶來 的不利因素。1、空調(diào)電源是為空調(diào)機(jī)組提供電能和控制功能的裝置。空調(diào)機(jī)組安裝在機(jī)車司 機(jī)室頂部，夏季炎熱時空調(diào)機(jī)組環(huán)境溫度可達(dá)攝氏35 40°C，空調(diào)電源環(huán)境溫度可達(dá)攝氏 60 70°C，而且空調(diào)機(jī)組的冷凝器會被油污、灰塵污染，從而導(dǎo)致散熱效率進(jìn)一步降低。2、空調(diào)電源安裝在機(jī)車內(nèi)。機(jī)車運(yùn)行時，工況環(huán)境表現(xiàn)為振動大、電磁干擾強(qiáng)、高 熱高溫、供電電壓不匹配而且極不穩(wěn)定，同時瞬時斷電現(xiàn)象極為頻繁等。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的針對以上兩方面的特殊工況要求，經(jīng)探索研究及行車試驗，推 出一種新型的機(jī)車變頻空調(diào)電源裝置，該裝置能有效防止振動；防止高溫對電子元件的老 化；抗電磁干擾；并能自動處理瞬時斷電所造成的停機(jī)時段。由于該裝置采用了多種集成 電路，聚集了多型號的數(shù)字化模塊，選用性能可靠的電器機(jī)件，從而使本裝置具有補(bǔ)償、升 壓、逆變、升壓自動控制、變頻輸出、微機(jī)變頻控制、溫升自動控制及多項保護(hù)等功能；能有 效的保障空調(diào)機(jī)組在炎熱夏季里長時間、不間斷的正常運(yùn)行，為司乘人員提供更加舒適的 工作環(huán)境。本實用新型的目的可通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)機(jī)車變頻空調(diào)電源裝置，由輸入補(bǔ)償電路、BOOST升壓電路、BOOST升壓控制系統(tǒng)、 變頻輸出電路、微機(jī)變頻控制和保護(hù)系統(tǒng)組成，其特征在于外部電源的正負(fù)極與輸入補(bǔ)償 電路連接成回路，輸入補(bǔ)償電路與BOOST升壓控制系統(tǒng)、BOOST升壓電路連接成回路，輸入 補(bǔ)償電路與微機(jī)變頻控制和保護(hù)系統(tǒng)、變頻輸出電路、BOOST升壓電路連接成回路，變頻輸 出電路的輸出為空調(diào)機(jī)組提供電源，BOOST升壓控制系統(tǒng)與微機(jī)變頻控制和保護(hù)系統(tǒng)之間 相連。所述的輸入補(bǔ)償電路為主電源正、負(fù)極經(jīng)由二個接插件(K103、K104)輸入，正極 一路經(jīng)由一個整流半橋模塊D3單元，接至BOOST升壓電路的儲能電感LS輸入端，另一路經(jīng) 一個二極管Dl接至控制繼電器IFD的線圈一端，線圈另一端接主輸入電源負(fù)極，線圈間并 聯(lián)電容器Cl，控制電源正、副極經(jīng)由另二個接插件(K101、K102)輸入，正極一路經(jīng)由另二個 二極管(D4、D5)和另一個整流半橋模塊D6單元接至儲能電感LS輸入端，另一路經(jīng)又一個 二極管D2接至控制繼電器IFD的常開觸點(diǎn)為升壓控制系統(tǒng)、微機(jī)變頻/保護(hù)系統(tǒng)和散熱風(fēng) 扇輸出控制電源正極。[0009]所述的BOOST升壓電路，由輸入補(bǔ)償電路的整流半橋模塊IVl輸出的直流電壓經(jīng) 電容器C3、C4和電阻Rl組成的RC網(wǎng)絡(luò)濾波后接至儲能電感LS輸入端，儲能電感LS輸出 端接至由2單元I GBT的連接端，2單元IGBT正極輸出端與負(fù)極端間并聯(lián)由一電阻R2、六 個電容器(C5，C6，C7，C8，C9，C10)組成的RC網(wǎng)絡(luò)和電壓傳感器NV。所述的BOOST升壓控制系統(tǒng)為工作電源由輸入補(bǔ)償電路的控制繼電器IFD的常開 觸頭輸入，輸出的控制信號接至BOOST升壓電路的2單元IGBT的控制極(G1、G2)，B00ST升 壓控制系統(tǒng)的電壓傳感器NV檢測信號由BOOST升壓電路的電壓傳感器NV的T1、T2連接到 反饋輸入端并與微機(jī)變頻控制和保護(hù)系統(tǒng)間接有通信線進(jìn)行信號傳輸。所述的變頻輸出電路由電流傳感器ΝΑ、6單元智能功率模塊IPM和三個三相電流 傳感器(NAU、NAV、NAff)組成，BOOST升壓電路的輸入電源正極串接電流傳感器NA，IPM輸 入正極與電流傳感器NA輸出端相連，IPM輸入負(fù)極與主電源負(fù)極相連，6個單元智能功率模 塊IPM組成3個調(diào)制逆變器橋臂，組成一個三相調(diào)制逆變器，每個橋臂的連接中點(diǎn)引接出接 線端，分別輸出U、V、W三相交流電壓，三相分別對應(yīng)串聯(lián)一個三相電流傳感器(NAU、NAV, NAff)。所述的微機(jī)變頻控制和保護(hù)系統(tǒng)，工作電源由輸入補(bǔ)償電路的控制繼電器IFD的 常開觸頭輸入，輸出的控制信號接至變頻輸出電路的6單元智能功率模塊I PM的6個控制 極(G3，G4，G5，G6，G7，G8)，變頻輸出電路的輸入電源正串接的電流傳感器NA檢測信號由 電流傳感器NA的T3、T4連接到反饋輸入端，變頻輸出電路輸出的U、V、W三相交流電壓串 聯(lián)的三相電流傳感器(NAU、NAV、NAff)檢測信號分別由TUl、TU2、TVl、TV2、Tffl、TW2連接到 反饋輸入端，微機(jī)變頻控制和保護(hù)系統(tǒng)并與BOOST升壓控制系統(tǒng)間接有通信線進(jìn)行信號傳 輸。所述BOOST升壓電路的儲能電感LS的磁芯采用高頻非晶材料。本實用新型的輸入補(bǔ)償電路能在機(jī)車大功率電器啟動等原因而造成電壓瞬時大 幅度降低時，實現(xiàn)對輸入主電路的短時補(bǔ)償，以保障空調(diào)機(jī)組在輸入主電源瞬時大幅度波 動時能穩(wěn)定運(yùn)行，減少空調(diào)系統(tǒng)故障發(fā)生。本實用新型的BOOST升壓電路的儲能電感LS的 磁芯采用新型高頻非晶材料，使其體積大為減小，重量減輕，在輸出相同功率時發(fā)熱比傳統(tǒng) 磁性發(fā)熱低，自身功耗小。本實用新型使電壓值高低變化很大的輸入直流主電源調(diào)制為穩(wěn) 定的255V直流電源輸出，三相逆變輸出的頻率在30-75HZ，輸出的電壓在73V-152V的三相 交流電壓。本實用新型構(gòu)成升壓、變頻、多功能保護(hù)閉環(huán)控制裝置。本實用新型大大提高了電源的安全性和可靠性。尤其是其體積小、重量輕等特點(diǎn)， 不僅便于安裝搬運(yùn)，而且為機(jī)車內(nèi)部節(jié)省了寶貴的空間，也使得維修十分便利。

圖1為本實用新型的原理框圖。圖2為本實用新型的電路圖。
具體實施方式
結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步的描述。如圖1所示，本實用新型由輸入補(bǔ)償電路a、BOOST升壓電路b、BOOST升壓控制系統(tǒng)C、變頻輸出電路d、微機(jī)變頻控制和保護(hù)系統(tǒng)e組成，外部電源的正負(fù)極與輸入補(bǔ)償電路 a連接成回路，輸入補(bǔ)償電路a與BOOST升壓控制系統(tǒng)c、B00ST升壓b電路連接成回路，輸 入補(bǔ)償電路a與微機(jī)變頻控制和保護(hù)系統(tǒng)e、變頻輸出電路d、BOOST升壓電路b連接成回 路，變頻輸出電路d的輸出為空調(diào)機(jī)組提供電源，BOOST升壓控制系統(tǒng)c與微機(jī)變頻控制和 保護(hù)系統(tǒng)e之間相連。如圖2所示，主電源正、負(fù)極經(jīng)由接插件K103、K104輸入，正極一路經(jīng)由整流半橋 模塊D3單元，接至BOOST升壓電路的儲能電感LS輸入端，另一路經(jīng)二極管Dl接至控制繼 電器IFD的線圈一端，線圈另一端接主輸入電源負(fù)極，線圈間并聯(lián)電容器Cl，控制電源正、 副極經(jīng)由接插件K101、K102輸入，正極一路經(jīng)由二極管D4、D5和整流半橋模塊D6單元也接 至儲能電感LS輸入端，另一路經(jīng)二極管D2接至控制繼電器IFD的常開觸點(diǎn)為升壓控制系 統(tǒng)C、微機(jī)變頻/保護(hù)系統(tǒng)f和散熱風(fēng)扇輸出控制電源正極。由輸入補(bǔ)償電路的整流半橋模塊IVl輸出的直流電壓經(jīng)電容器C3、C4和電 阻Rl組成的RC網(wǎng)絡(luò)濾波后接至儲能電感LS輸入端，儲能電感LS輸出端接至由2單元 IGBT(Isolated Gate Transistor)的連接端，2 單元 IGBT (Isolated Gate Transistor)正 極輸出端P與負(fù)極端N間并聯(lián)由電阻R2、六個電容器(C5，C6，C7，C8，C9，C10)組成的RC網(wǎng) 絡(luò)和電壓傳感器NV BOOST升壓控制系統(tǒng)c，工作電源由輸入補(bǔ)償電路a的控制繼電器IFD的常開觸頭 輸入，輸出的控制信號接至BOOST升壓電路b的2單元IGBT的控制極Gl、G2，BOOST升壓控 制系統(tǒng)c的電壓傳感器NV檢測信號由BOOST升壓電路的電壓傳感器Tl、T2連接到BOOST升 壓控制系統(tǒng)c的反饋輸入端并與微機(jī)變頻控制和保護(hù)系統(tǒng)e間接有通信線進(jìn)行信號傳輸所述的變頻輸出電路由電流傳感器NA、6單元智能功率模塊IPM和三個三相電流 傳感器(NAU、NAV、NAff)組成，經(jīng)由BOOST升壓后恒定的255V直流電接至變頻輸出電路d， 輸入電源正串接有電流傳感器NA，包括一個6單元智能功率模塊IPMdntellignt Power Module)，IPM輸入正極與電流傳感器NA輸出端相連，輸入負(fù)極與主電源負(fù)極相連，6個單元 組成3個調(diào)制逆變器橋臂，組成一個三相調(diào)制逆變器，每個橋臂的連接中點(diǎn)引接出接線端， 分別輸出U、V、W三相交流電壓，三相分別對應(yīng)串聯(lián)有三相電流傳感器NAU、NAV、NAff 微機(jī)變頻控制和保護(hù)系統(tǒng)e，工作電源由輸入補(bǔ)償電路a的控制繼電器IFD的常 開觸頭輸入，輸出的控制信號接至變頻輸出電路d的6單元智能功率模塊IPM的6個控制 極(G3，G4，G5，G6，G7，G8)，變頻輸出電路d，輸入電源正串接的電流傳感器NA檢測信號由 T3、T4連接到系統(tǒng)的反饋輸入端，變頻輸出電路d輸出的U、V、W三相交流電壓串聯(lián)的三相 電流傳感器(NAU、NAV、NAff)檢測信號由TU1、TU2、TV1、TV2、TffU Tff2連接到系統(tǒng)的反饋輸 入端并與BOOST升壓控制系統(tǒng)c間接有通信線進(jìn)行信號傳輸。本電源裝置的輸入補(bǔ)償電路a、BOOST升壓電路b、BOOST升壓控制系統(tǒng)C、變頻輸 出電路d、微機(jī)變頻控制和保護(hù)系統(tǒng)e以及各專用的電壓傳感器NV、電流傳感器NA、三相電 流傳感器(NAU、NAV、NAW)，均安裝在一個全封閉、全屏蔽的金屬結(jié)構(gòu)中，共有三個對外連接 口，接口 1為電源輸入，接口 2為空調(diào)器機(jī)組輸出，接口 3為司機(jī)室控制盒輸入，實施操作非 常方便。
權(quán)利要求機(jī)車變頻空調(diào)電源裝置，由輸入補(bǔ)償電路、BOOST升壓電路、BOOST升壓控制系統(tǒng)、變頻輸出電路、微機(jī)變頻控制和保護(hù)系統(tǒng)組成，其特征在于外部電源的正負(fù)極與輸入補(bǔ)償電路連接成回路，輸入補(bǔ)償電路與BOOST升壓控制系統(tǒng)、BOOST升壓電路連接成回路，輸入補(bǔ)償電路與微機(jī)變頻控制和保護(hù)系統(tǒng)、變頻輸出電路、BOOST升壓電路連接成回路，變頻輸出電路的輸出為空調(diào)機(jī)組提供電源，BOOST升壓控制系統(tǒng)與微機(jī)變頻控制和保護(hù)系統(tǒng)之間相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)車變頻空調(diào)電源裝置，其特征在于所述的輸入補(bǔ)償電路 為主電源正、負(fù)極經(jīng)由二個接插件(K103、K104)輸入，正極一路經(jīng)由一個整流半橋模塊D3 單元，接至BOOST升壓電路的儲能電感LS輸入端，另一路經(jīng)一個二極管Dl接至控制繼電器 IFD的線圈一端，線圈另一端接主輸入電源負(fù)極，線圈間并聯(lián)電容器Cl，控制電源正、副極 經(jīng)由另二個接插件(K101、K102)輸入，正極一路經(jīng)由另二個二極管(D4、D5)和另一個整流 半橋模塊D6單元接至儲能電感LS輸入端，另一路經(jīng)又一個二極管D2接至控制繼電器IFD 的常開觸點(diǎn)為升壓控制系統(tǒng)、微機(jī)變頻/保護(hù)系統(tǒng)和散熱風(fēng)扇輸出控制電源正極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)車變頻空調(diào)電源裝置，其特征在于所述的BOOST升壓電 路，由輸入補(bǔ)償電路的整流半橋模塊IVl輸出的直流電壓經(jīng)電容器C3、C4和電阻Rl組成的 RC網(wǎng)絡(luò)濾波后接至儲能電感LS輸入端，儲能電感LS輸出端接至由2單元IGBT的連接端， 2單元IGBT正極輸出端與負(fù)極端間并聯(lián)由一電阻R2、六個電容器(C5，C6，C7，C8，C9，C10) 組成的RC網(wǎng)絡(luò)和電壓傳感器NV。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)車變頻空調(diào)電源裝置，其特征在于所述的BOOST升壓控 制系統(tǒng)為工作電源由輸入補(bǔ)償電路的控制繼電器IFD的常開觸頭輸入，輸出的控制信號接 至BOOST升壓電路的2單元IGBT的控制極(G1、G2) ,BOOST升壓控制系統(tǒng)的電壓傳感器NV 檢測信號由BOOST升壓電路的電壓傳感器NV的Tl、T2連接到反饋輸入端并與微機(jī)變頻控 制和保護(hù)系統(tǒng)間接有通信線進(jìn)行信號傳輸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)車變頻空調(diào)電源裝置，其特征在于所述的變頻輸出電路 由電流傳感器NA、6單元智能功率模塊IPM和三個三相電流傳感器(NAU、NAV、NAff)組成， BOOST升壓電路的輸入電源正極串接電流傳感器NA，IPM輸入正極與電流傳感器NA輸出端 相連，IPM輸入負(fù)極與主電源負(fù)極相連，6個單元智能功率模塊IPM組成3個調(diào)制逆變器橋 臂，組成一個三相調(diào)制逆變器，每個橋臂的連接中點(diǎn)引接出接線端，分別輸出U、V、W三相交 流電壓，三相分別對應(yīng)串聯(lián)一個三相電流傳感器(NAU、NAV、NAff)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)車變頻空調(diào)電源裝置，其特征在于所述的微機(jī)變頻控制 和保護(hù)系統(tǒng)，工作電源由輸入補(bǔ)償電路的控制繼電器IFD的常開觸頭輸入，輸出的控制信 號接至變頻輸出電路的6單元智能功率模塊IPM的6個控制極(G3，G4，G5，G6，G7，G8)，變 頻輸出電路的輸入電源正串接的電流傳感器NA檢測信號由電流傳感器NA的T3、T4連接到 反饋輸入端，變頻輸出電路輸出的U、V、W三相交流電壓串聯(lián)的三相電流傳感器(NAU、NAV、 NAff)檢測信號分別由TUl、TU2、TVl、TV2、TWl、TW2連接到反饋輸入端，微機(jī)變頻控制和保 護(hù)系統(tǒng)并與BOOST升壓控制系統(tǒng)間接有通信線進(jìn)行信號傳輸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)車變頻空調(diào)電源裝置，其特征在于所述BOOST升壓電路 的儲能電感LS的磁芯采用高頻非晶材料。
專利摘要本實用新型涉及機(jī)車變頻空調(diào)電源裝置，由輸入補(bǔ)償電路、BOOST升壓電路、BOOST升壓控制系統(tǒng)、變頻輸出電路、微機(jī)變頻控制和保護(hù)系統(tǒng)組成，其特征在于外部電源的正負(fù)極與輸入補(bǔ)償電路連接成回路，輸入補(bǔ)償電路與BOOST升壓控制系統(tǒng)、BOOST升壓電路連接成回路，輸入補(bǔ)償電路與微機(jī)變頻控制和保護(hù)系統(tǒng)、變頻輸出電路、BOOST升壓電路連接成回路，變頻輸出電路的輸出為空調(diào)機(jī)組提供電源，BOOST升壓控制系統(tǒng)與微機(jī)變頻控制和保護(hù)系統(tǒng)之間相連。本實用新型大大提高了電源的安全性和可靠性。尤其是其體積小、重量輕等特點(diǎn)，不僅便于安裝搬運(yùn)，而且為機(jī)車內(nèi)部節(jié)省了寶貴的空間，也使得維修十分便利。
文檔編號H02M5/458GK201629680SQ20102011939
公開日2010年11月10日 申請日期2010年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月10日
發(fā)明者胡以迪, 胡是炎, 郭建華 申請人:武漢潤通邁達(dá)高新技術(shù)產(chǎn)品有限公司