專利名稱：逆變電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種逆變電源，特別是一種軌道車輛上使用的逆變電源。
背景技術(shù)：
目前，市場上的儀器、儀表和工具基本上都是交流50Hz，220V的電源，而現(xiàn)有的國產(chǎn)電力機車只能給駕駛員和檢修人員提供直流110V的輔助電源，機車在執(zhí)行完運輸任務后回段的檢修工作量較多，廣大維修人員頻繁上機車工作，由于缺乏交流220V供電，多有不便，給機車配備交流220V電源是廣大維修人員和司乘人員的共同呼聲，而目前市場上的單相逆變電源缺乏機車環(huán)境條件下使用的電源，主要表現(xiàn)在輸入電壓不符，輸入電壓的范圍窄，工作溫度、可靠性、耐振性達不到機車電器的使用技術(shù)要求。這就造成了儀器、儀表和工具必須到廠家訂制，不但增加了企業(yè)的采購成本，也給駕駛員和檢修人員帶來了極大的不便?，F(xiàn)有市場上的逆變電源大都為輸入直流12V、24V、48V，輸出交流220V準正弦波，效率低，使用環(huán)境要求高，根本達不到鐵路機車行業(yè)的使用技術(shù)要求。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的就是提供一種鐵路機車行業(yè)的使用的逆變電源。
本實用新型的技術(shù)方案是通過以下途徑實現(xiàn)的。本實用新型由主電路和控制電路組成，其中，主電路由DC/DC和DC/AC兩部分組成，其中DC/DC部分是中功率的推挽式開關(guān)電源電路，DC/AC部分由場效管組成的H型單相逆變橋和LC組成電磁兼容濾波器組成；控制電路也由DC/DC變換控制和DC/AC控制電路兩部分組成，其中，DC/DC變換控制部分含濾波器、推挽電路、開關(guān)變壓器和主控芯片，主控芯片分別與濾波器、推挽電路、開關(guān)變壓器相連；DC/AC控制電路部分包括H型單相逆變橋、LC濾波、電磁兼容濾波器、主控芯片和CPLD，其中H型單相逆變橋的輸出端與LC濾波的輸入端連接，LC濾波的輸出端與電磁兼容濾波器的輸入端連接，主控芯片和CPLD分別與H型單相逆變橋連接和電磁兼容濾波器的輸出端連接，同時，主控芯片和CPLD還與DC/DC的輸入端連接。
本實用新型是一種全新電源轉(zhuǎn)換裝置，它利用高頻斬波原理將DC-AC-DC-AC可將110V的直流電轉(zhuǎn)換成220V、50Hz交流電，主要應用于軌道車輛逆變電源領(lǐng)域。它不僅具有開關(guān)電源體積小、重量輕、功率大、效率高等優(yōu)點，而且具有普通逆變器所缺乏的過載、過壓、欠壓輸出短路等保護措施，并且節(jié)省了笨重的鐵心變壓器，完全能夠達到鐵路機車行業(yè)的使用技術(shù)要求。而且還具有以下特點，1、具有使用環(huán)境溫度寬，在-40℃---+70℃之間。2、輸入電壓范圍寬，在77V---135V之間均能可靠工作。3、純正弦波輸出，波形失真率小于3％。4、過載能力量，瞬時突加負載可達5000W，十倍額負載。5、保護完備，輸入有過欠壓保護，過流保護；輸出有過載保護，發(fā)熱過溫保護。6、逆變器耐振性符合機車IEC-61373。電磁兼容試驗符合En50121-3-2200。


圖1為主電路的DC/DC電路示意圖圖2為主電路的DC/AC電路示意圖圖3為控制電路的DC/DC變換控制電路框圖圖4為控制電路的DC/AC控制電路框圖圖5為本實用新型工作原理框圖具體實施方式
以下結(jié)合附圖詳細描述本實用新型的具體實施方式
本實用新型由主電路和控制電路組成，其中，主電路由DC/DC和DC/AC兩部分組成，DC/DC部分是中功率的推挽式開關(guān)電源電路(如圖1所示)，其中V1、V2為場效應開關(guān)管，T為開關(guān)升壓變壓器，D1、D2、D3、D4組成開關(guān)變壓器輸出的整流橋，DC/DC變換經(jīng)過開關(guān)變壓器使DC110V與AC230V在電氣上是隔離的，為機車上使用的電器提供了一個安全保障。DC/AC部分(如圖2所示)由場效管VT1-VT3組成的H型單相逆變橋和LC組成電磁兼容濾波器組成，電磁兼容濾波器是抑制DC/AC變換對外干擾的措施，單相逆變橋?qū)C400V電轉(zhuǎn)換成正反兩串脈沖列，經(jīng)過LC濾波就形成連續(xù)的正弦波?？刂齐娐芬灿蒁C/DC變換控制和DC/AC控制電路兩部分組成，其中，DC/DC變換控制部分(如圖3所示)含濾波器、推挽電路、開關(guān)變壓器和主控芯片，主控芯片分別與濾波器、推挽電路、開關(guān)變壓器相連，主控芯片采用美國生產(chǎn)的優(yōu)秀的開關(guān)電源單片集成脈沖調(diào)制器SG1525，它具有欠壓鎖定，軟啟動電路，可以脈寬調(diào)制控制單端正激式、反激式開關(guān)電源，推挽式和半橋式開關(guān)電源，開關(guān)工作頻率可以從20KHZ上升到200KHZ以上，DC/DC變換，開關(guān)電源的工作頻率為180KHZ。它采用閉環(huán)控制，不論負載如何變化，中間電壓始閉控制在400V恒定。它的PID調(diào)節(jié)的控制參數(shù)較小，控制反應時間在微秒級，它采樣輸入輸出電壓，開關(guān)管的脈沖電流作為欠壓保護，電流過流保護，恒壓控制的反饋信號，同時，它的啟動與關(guān)閉受控于微機輸出信號，它的故障信號也輸出給后級DC/AC的微機芯片。DC/AC控制電路以C8051F310為控制核心，配合CPLD完成DC/AC的控制和保護，同時，C8051F310還執(zhí)行對DC/DC變換的管理功能。它包括H型單相逆變橋、LC濾波、電磁兼容濾波器、主控芯片和CPLD，其中H型單相逆變橋的輸出端與LC濾波的輸入端連接，LC濾波的輸出端與電磁兼容濾波器的輸入端連接，主控芯片和CPLD分別與H型單相逆變橋連接和電磁兼容濾波器的輸出端連接，同時，主控芯片和CPLD還與DC/DC的輸入端連接。C8051F310單片機是美國Cynal公司生產(chǎn)的C8051系列單片機的一種，它是全集成的混和信號SOC單片機，它的主要特點有25MIPS高速流水線式8051微控制器內(nèi)核，在系統(tǒng)全速非插入調(diào)試接口，在系統(tǒng)可編程，11通道200SPSADC，高精度可編程24.5MHZ片內(nèi)振蕩器，16KB在系統(tǒng)可編程Flash程序存儲器，1KB片內(nèi)RAM，各自獨立的SMBua/I2C和增強型的UART串行接口，43個16位通用定時器，片內(nèi)具有看門狗定時器，VDD監(jiān)視器，CPLD采用的是Lattic公司的ispmach4064，40個I/O口，64個宏單元在系統(tǒng)可編程。如圖5，C8051F310采集AC輸出電壓，經(jīng)過PI運算和查表修正計算輸出SPWM調(diào)制的脈部控制H型逆變橋，CPLD分配脈，并保護即使C8051出故障不會損傷H型逆變橋主電路，散熱器的溫度檢測采用的是數(shù)字化溫度傳感器Tc77，90℃為溫度臨界值，整個逆變器將停止工作。為了保證DC/AC控制的快速性，C8051采用匯編語言編程，CPLD采用原理圖和VHDL語言混合編程。
圖5為逆變器原理框圖，如圖5所示，DC110V經(jīng)過LC濾波后進入DC/DC變換升壓到恒定的400V，再經(jīng)中間電容濾波后，作為H型逆變橋的輸入進入DC/AC，換變成SPWM調(diào)制脈沖列，再經(jīng)過ACLC濾波后形成純正弦的交流電輸出，整個單相逆變器在電路結(jié)構(gòu)上分成主電路和控制電路兩部分。
權(quán)利要求1.一種逆變電源，其特征在于它是由主電路和控制電路組成，其中，主電路由DC/DC和DC/AC兩部分組成，其中DC/DC部分是中功率的推挽式開關(guān)電源電路，DC/AC部分由場效管組成的H型單相逆變橋和LC組成電磁兼容濾波器組成；控制電路由DC/DC變換控制和DC/AC控制電路兩部分組成，其中，DC/DC變換控制部分含濾波器、推挽電路、開關(guān)變壓器和主控芯片，主控芯片分別與濾波器、推挽電路、開關(guān)變壓器相連；DC/AC控制電路部分包括H型單相逆變橋、LC濾波、電磁兼容濾波器、主控芯片和CPLD，其中H型單相逆變橋的輸出端與LC濾波的輸入端連接，LC濾波的輸出端與電磁兼容濾波器的輸入端連接，主控芯片和CPLD分別與H型單相逆變橋連接和電磁兼容濾波器的輸出端連接，同時，主控芯片和CPLD還與DC/DC的輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種逆變電源，其特征在于控制電路DC/DC變換控制部分的主控芯片采用SG1525，DC/AC控制電路的主控芯片采用C8051F310。
專利摘要本實用新型涉及軌道車輛上使用的逆變電源；由主電路和控制電路組成，主電路由DC/DC和DC/AC組成，DC/DC部分是中功率的推挽式開關(guān)電源電路，DC/A由H型單相逆變橋和電磁兼容濾波器組成；控制電路由DC/DC變換控制和DC/AC控制電路組成，DC/DC變換控制部分含濾波器、推挽電路、開關(guān)變壓器和主控芯片，主控芯片分別與濾波器、推挽電路、開關(guān)變壓器相連；DC/AC控制部分包括單相逆變橋、LC濾波、電磁兼容濾波器、主控芯片和CPLD，單相逆變橋的輸出端與LC濾波的輸入端連接，LC濾波的輸出端與電磁兼容濾波器的輸入端連接，主控芯片和CPLD分別與單相逆變橋連接和電磁兼容濾波器的輸出端連接，主控芯片和CPLD還與DC/DC的輸入端連接，達到鐵路機車行業(yè)的技術(shù)要求。
文檔編號H02M7/538GK2870289SQ20062005014
公開日2007年2月14日 申請日期2006年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月20日
發(fā)明者王清, 侯志堅 申請人:株洲高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)奧博科技有限責任公司