一種電力機車逆變電源的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電力機車逆變電源，包括單片機控制模塊，以及與單片機控制模塊信號連接的DC-DC轉換電路、DC-AC轉換電路、按鍵操作模塊、看門狗電路、報警輸出電路、485通訊輸出模塊和液晶顯示模塊，所述DC-DC轉換電路與輸入電路之間設有整流電路，電源模塊與所述輸入電路連接用于為整個逆變電源提供工作和控制電源。所述電力機車逆變電源其采用高性能的單片機控制模塊對運行的工作進行實時閉環(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車逆變電源整機的各項性能，具有抗干擾能力強、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車使用成為可能。
【專利說明】—種電力機車逆變電源
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于電力機車行業(yè)，尤其涉及一種電力機車逆變電源。
【背景技術】
[0002]電力機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車主變壓器，由于在同一段電網(wǎng)下電力機車的數(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，同時電力機車還給電網(wǎng)帶來大量的高次諧波。因此電力機車的受電存在以下缺點:電壓波動大(19-29KV)、高次諧波大、瞬時變化量大。電壓經(jīng)電力機車主變壓器到次邊，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車都無法使用。
實用新型內(nèi)容
[0003]為了解決現(xiàn)有技術的不足，本實用新型提供一種體積小、重量輕、效率高及運行可靠的電力機車逆變電源，它可為精密設備提供可靠優(yōu)質(zhì)的交流電源，且由于其擁有單片機的完善檢測和保護功能，以及采用先進的逐一脈沖過流檢測的逆變技術，使整機具有抗干擾能力強、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車使用成為可能。
[0004]本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的:
[0005]本實用新型提供一種電力機車逆變電源，包括單片機控制模塊，以及與單片機控制模塊信號連接的DC-DC轉換電路、DC-AC轉換電路、按鍵操作模塊、看門狗電路、報警輸出電路、485通訊輸出模塊和液晶顯示模塊，所述DC-DC轉換電路與輸入電路之間設有整流電路，電源模塊與所述輸入電路連接用于為整個逆變電源提供工作和控制電源。
[0006]進一步地，所述輸入電路包括用于電壓濾波后進行電壓檢測的傳感器和根據(jù)電壓值通斷的繼電器。
[0007]進一步地，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連接。
[0008]進一步地，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連接的電容濾波單元。
[0009]進一步地，所述DC-DC轉換電路包括與單片機控制模塊連接的第二開關管驅(qū)動模塊以及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控制模塊信號連接。
[0010]進一步地，所述DC-AC轉換電路包括與單片機控制模塊連接的第一開關管驅(qū)動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連接于所述第一開關管驅(qū)動模塊。
[0011]基于上述技術方案的公開，本實用新型提供的所述電力機車逆變電源其采用高性能的單片機控制模塊對運行的工作進行實時閉環(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車逆變電源整機的各項性能。該電力機車逆變電源能實時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到的。且由于采用了高性能的微處理器對逆變器的運行工作進行實時閉環(huán)控制，使得所有的初始脈沖采用了緩啟動，并且提高了逆變器內(nèi)部逆變正負電源精度±0.5%，降低了總線電壓，進一步減小了器件工作時的應力，大大延長了整機壽命。整個系統(tǒng)都是采用智能化的管理，當溫度高于40°C時，就會自動啟動風機開始工作，系統(tǒng)內(nèi)部的芯片可以在溫度高達100°C情況下正常工作，保證了機器可長期可靠工作，功率的余量大。當散熱片溫度高到90°C時，電源將會自動關閉交流輸出。該電力機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% ;負載逆變器的輸出輸入完全電氣隔離，符合鐵路系統(tǒng)對直流電源、交流輸出完全浮空的要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型提出的一種電力機車逆變電源的總體配置框圖；
[0014]圖2為本實用新型提出的一種電力機車逆變電源的輸入部分的控制原理圖；
[0015]圖3為本實用新型提出的一種電力機車逆變電源的傳感器部分的控制原理圖；
[0016]圖4為本實用新型提出的一種電力機車逆變電源的升壓部分的控制原理圖；
[0017]圖5為本實用新型提出的一種電力機車逆變電源的逆變部分的控制原理圖；
[0018]圖6為本實用新型提出的一種電力機車逆變電源的輸出部分的控制原理圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖并通過【具體實施方式】來進一步說明本實用新型的技術方案:
[0020]請參照圖1，本實用新型提供一種電力機車逆變電源，包括單片機控制模塊7，以及與單片機控制模塊7信號連接的DC-DC轉換電路4、DC-AC轉換電路9、按鍵操作模塊5、看門狗電路6、報警輸出電路8、485通訊輸出模塊11和液晶顯示模塊12，所述DC-DC轉換電路4與輸入電路2之間設有整流電路3，電源模塊I與所述輸入電路2連接用于為整個逆變電源提供工作和控制電源。
[0021]請參照圖1和圖2，所述輸入電路2的輸入電壓范圍AC0-400V，用于電壓濾波后進行電壓檢測的傳感器U3和根據(jù)電壓值通斷的繼電器Jl6。輸入電壓濾波處理后，進入傳感器U3進行電壓檢測，當輸入電壓在150V-300V之間時打開輸入繼電器J16，后續(xù)電路開始工作；當輸入電壓低于150V或高于300V時關閉輸入繼電器J16，后續(xù)電路停止工作。進入過分相無電區(qū)自動關閉輸入繼電器，得電后控制重新啟動。
[0022]請參照圖1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]請參照圖1、圖3及圖4，所述DC-DC轉換電路4包括與單片機控制模塊7連接的第二開關管驅(qū)動模塊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與所述單片機控制模塊7信號連接。由單片機產(chǎn)生35KHz的高頻信號至第二開關管驅(qū)動模塊ZC002，第二驅(qū)動模塊ZC002發(fā)出控制信號給IGBT功率管(Q7、Q8)，IGBT功率管(Q7、Q8)驅(qū)動高頻推挽變壓器Tl進行電壓變換，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采樣送至單片機控制模塊7，單片機控制模塊7進行模數(shù)轉換后輸出相應的PWM調(diào)制信號至第二開關管驅(qū)動模塊ZC002，第二驅(qū)動模塊ZC002發(fā)出控制信號給IGBT功率管(Q7、Q8)，使輸出直流電壓穩(wěn)定在360V。前端還對開關管采用先進的逐一脈沖過流檢測的逆變技術及溫度控制，對功率管實時保護。
[0024]請參照圖1、圖3和圖5，所述DC-AC變換電路9包括與單片機控制模塊7連接的第一開關管驅(qū)動模塊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的輸出信號連接于所述第一開關管驅(qū)動模塊ZC001。由第一開關管驅(qū)動模塊ZC001芯片輸出3?麗調(diào)制信號，經(jīng)全橋逆變功率管(01、02、03、04)把36(^直流電壓轉化為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管驅(qū)動模塊ZC001芯片，自動調(diào)整SPWM調(diào)制信號，穩(wěn)定輸出為220V。通過R12采集負載電流信號，實施過流保護。采用先進的逐一脈沖過流檢測的逆變技術及溫度控制，對全橋逆變功率管實時保護。
[0025]請參照圖1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，過流時關閉繼電器。
[0026]綜上，本實用新型提供的所述電力機車逆變電源其采用高性能的單片機控制模塊7對運行的工作進行實時閉環(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車逆變電源整機的各項性能。該電力機車逆變電源能實時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到的。且由于采用了高性能的微處理器對逆變器的運行工作進行實時閉環(huán)控制，使得所有的初始脈沖采用了緩啟動，并且提高了逆變器內(nèi)部逆變正負電源精度±0.5%，降低了總線電壓，進一步減小了器件工作時的應力，大大延長了整機壽命。整個系統(tǒng)都是采用智能化的管理，當溫度高于40°C時，就會自動啟動風機開始工作，系統(tǒng)內(nèi)部的芯片可以在溫度高達100°C情 況下正常工作，保證了機器可長期可靠工作，功率的余量大。當散熱片溫度高到90°C時，電源將會自動關閉交流輸出。該電力機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% ;負載逆變器的輸出輸入完全電氣隔離，符合鐵路系統(tǒng)對直流電源、交流輸出完全浮空的要求。
[0027]上面結合附圖對本實用新型進行了示例性的描述，顯然本實用新型的實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本實用新型技術方案進行的各種改進，或未經(jīng)改進將本實用新型的構思和技術方案直接用于其它場合的，均在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種電力機車逆變電源，其特征在于，包括單片機控制模塊，以及與單片機控制模塊信號連接的DC-DC轉換電路、DC-AC轉換電路、按鍵操作模塊、看門狗電路、報警輸出電路、485通訊輸出模塊和液晶顯示模塊，所述DC-DC轉換電路與輸入電路之間設有整流電路，電源模塊與所述輸入電路連接用于為整個逆變電源提供工作和控制電源。
2.根據(jù)權利要求1所述的電力機車逆變電源，其特征在于，所述輸入電路包括用于電壓濾波后進行電壓檢測的傳感器和根據(jù)電壓值通斷的繼電器。
3.根據(jù)權利要求2所述的電力機車逆變電源，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連接。
4.根據(jù)權利要求1所述的電力機車逆變電源，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連接的電容濾波單元。
5.根據(jù)權利要求1所述的電力機車逆變電源，其特征在于，所述DC-DC轉換電路包括與單片機控制模塊連接的第二開關管驅(qū)動模塊以及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控制模塊信號連接。
6.根據(jù)權利要求1所述的電力機車逆變電源，其特征在于，所述DC-AC轉換電路包括與單片機控制模塊連接的第一開關管驅(qū)動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連接于所述第一開關管驅(qū)動模塊。
【文檔編號】H02M7/42GK203377804SQ201320416035
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年7月12日 優(yōu)先權日:2013年7月12日
【發(fā)明者】楊長命, 孫華, 朱立明 申請人:株洲中車電力機車配件有限公司, 神華準格爾能源有限責任公司