軌道客車用輔助電源變頻器的制造方法
【專利摘要】一種軌道客車用輔助電源變頻器，是通過輸入濾波模塊、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)動芯片、單片機及顯示模塊的連接，對輸入的三相電源進行濾波，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LC電路對AC230V60Hz輸出電源進行濾波，單片機接收來自車輛側(cè)提供的啟動信號；檢測電壓是否欠壓及過壓，檢測電流是否過載及短路。本實用新型實現(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題，滿足城鐵車輛上電器設(shè)備的使用要求。變頻器采用單片機控制，實時監(jiān)視工作狀態(tài)，具備多重保護功能。
【專利說明】軌道客車用輔助電源變頻器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及軌道客車輔助電源變頻器。
【背景技術(shù)】
[0002]歐洲車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，所以需要開發(fā)研究一種適應(yīng)軌道客車用的輔助電源變頻器。
[0003]目前，變頻器的使用主要是調(diào)整電機的功率、實現(xiàn)電機的變速運行，相對來說較側(cè)重于控制電機的啟動電流、降低電力線路電壓波動、調(diào)整電機的轉(zhuǎn)矩等，從嚴格意義上劃分這類變頻器不能被定義為電源變頻器范疇。另外，即便是市場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囕v的三相電源輸入變成單相電源輸出的變頻器。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的是提供一種滿足車輛的三相電源輸入變單相電源輸出的輔助電源變頻器，以滿足車上電器設(shè)備的使用要求。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種軌道客車用輔助電源變頻器，其特征在于包括:
[0006]輸入濾波模塊，對輸入的三相電源進行濾波；
[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LC電路對AC 230V 50Hz輸出電源進行濾波；
[0010]輸入電壓米樣模塊，對車輛提供的輸入電壓進行米樣，并傳輸給單片機進行輸入電壓的欠壓及過壓檢測；
[0011 ] 直流電源供電模塊，對輸入電源進行濾波，防止產(chǎn)生浪涌沖擊電壓，同時給預(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，對輸出電壓進行采樣，并傳輸給單片機進行輸出電壓的欠壓及過壓檢測；
[0013]電流互感器，對輸出電流進行采樣，并傳輸給單片機進行輸出電流的過載及短路檢測；
[0014]顯示模塊，驅(qū)動一位的8段數(shù)碼顯示管，顯示相應(yīng)的故障代碼；
[0015]驅(qū)動芯片，產(chǎn)生SPWM波逆變指令給智能功率逆變模塊；
[0016]單片機，接收來自車輛側(cè)提供的啟動信號；檢測輸入、輸出電壓是否欠壓及過壓；檢測輸出電流是否過載及短路；通過直流供電模塊給預(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個繼電器、2個電阻、三相整流橋組成，繼電器采用歐姆龍公司的G8P-1A4TP/DC24V型號，電阻選用RX20-50W-150 Ω ;整流電路的三相整流橋型號為美國仙童的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]電壓互感器型號采用LV-25P。
[0022]電流互感器型號采用LS100A/50mA。
[0023]驅(qū)動芯片型號為M57962。
[0024]單片機采用的型號為STM32F103。
[0025]本實用新型通過輸入濾波模塊、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)動芯片、單片機及顯示模塊的連接，實現(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題，滿足軌道客車車輛上電器設(shè)備的使用要求。變頻器采用單片機控制，實時監(jiān)視工作狀態(tài)，具備多重保護功能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1是本實用新型【具體實施方式】的結(jié)構(gòu)框圖；
[0027]圖2是本實用新型外形圖。
【具體實施方式】
[0028]參照圖1，本實用新型【具體實施方式】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9、輸入電壓采樣模塊11、直流電源供電模塊12、驅(qū)動芯片13、顯示模塊14，輸入濾波模塊2的X1、X2、X3分別連接車輛的輸入電源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9的X3，單片機9通過直接電源供電模塊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9通過直接電源供電模塊12給智能功率逆變模塊4提供DCllOV工作電源；單片機9的X5連接驅(qū)動芯片的Xl，驅(qū)動芯片的X2連接智能功率逆變模塊4的X4，單片機9通過驅(qū)動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9的X6 ；電壓互感器8連接單片機9的X7的針腳3和針腳4 ；電流互感器6連接單片機9的X7的針腳I和針腳2，車輛側(cè)的啟動信號空開10的STARTl和START2啟動信號分別連接單片機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個繼電器、2個電阻、三相整流橋組成，繼電器采用歐姆龍公司的G8P-1A4TP/DC24V型號，電阻選用RX20-50W-150 Ω ;整流電路的三相整流橋型號為美國仙童的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]電壓互感器型號米用LV-25P。
[0034]電流互感器型號采用LS100A/50mA。
[0035]驅(qū)動芯片型號為M57962。
[0036]單片機采用的型號為STM32F103。
[0037]電路中支撐電容的容量在設(shè)計選型時裕量較大，其優(yōu)點可使輸出電壓紋波減??；控制回路中的驅(qū)動回路采用驅(qū)動電平閉鎖電路，其優(yōu)點可增強電路的抗干擾的能力，驅(qū)動頻率選擇為24K，其優(yōu)點可顯著的降低電感帶載工作時的噪聲，同時可以減少輸出濾波電感的電感量，減少電感的體積與重量；通過上述結(jié)構(gòu)設(shè)計可極大的提高設(shè)備整體的抗振動沖擊能力，為滿足軌道客車實際運用工況提供了可能。該變頻器通過選用大裕量的元器件及優(yōu)化設(shè)計的控制電路，提高了抗大負載沖擊能力。變頻器在輸出濾波部分重點考慮了電感，適當增加了鐵芯的磁通量，其優(yōu)點可使電感上損耗及發(fā)熱量減少，提高設(shè)備效率。同時選用的散熱器較大，正常工作時可以實現(xiàn)自然對流散熱，散熱效果較好。
[0038]參照圖2，本實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)車輛實際安裝需求進行定制，安裝在三角柜內(nèi)；工作狀態(tài)顯示板17設(shè)計在設(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)動板安裝在IGBT模塊附近，使驅(qū)動板輸出到IGBT的引線最短；接線端子16采用前置安裝結(jié)構(gòu)，方便接線，扎線桿15安裝在接線端子16的右邊，采用扎線桿固定線束的結(jié)構(gòu)，方便扎線，18是把手。
【權(quán)利要求】
1.一種軌道客車用輔助電源變頻器，其特征在于包括: 輸入濾波模塊，對輸入的三相電源進行濾波； 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LC電路對AC 230V 50Hz輸出電源進行濾波； 輸入電壓采樣模塊，對車輛提供的輸入電壓進行采樣，并傳輸給單片機進行輸入電壓的欠壓及過壓檢測； 直流電源供電模塊，對輸入電源進行濾波，防止產(chǎn)生浪涌沖擊電壓，同時給預(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，對輸出電壓進行采樣，并傳輸給單片機進行輸出電壓的欠壓及過壓檢測； 電流互感器，對輸出電流進行采樣，并傳輸給單片機進行輸出電流的過載及短路檢測； 顯示模塊，驅(qū)動一位的8段數(shù)碼顯示管，顯示相應(yīng)的故障代碼； 驅(qū)動芯片，產(chǎn)生SPWM波逆變指令給智能功率逆變模塊； 單片機，接收來自車輛側(cè)提供的啟動信號；檢測輸入、輸出電壓是否欠壓及過壓；檢測輸出電流是否過載及短路；通過直流供電模塊給預(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個繼電器、2個電阻、三相整流橋組成，繼電器采用歐姆龍公司的G8P-1A4TP/DC24V型號，電阻選用RX20-50W-150 Ω ;整流電路的三相整流橋型號為美國仙童的 GBPC3510W。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道客車用輔助電源變頻器，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所述的軌道客車用輔助電源變頻器，其特征在于:電壓互感器型號采用 LV-25P。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道客車用輔助電源變頻器，其特征在于:電流互感器型號采用 LS100A/50mA。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道客車用輔助電源變頻器，其特征在于:驅(qū)動芯片型號為M57962。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道客車用輔助電源變頻器，其特征在于:單片機采用的型號為 STM32F103。
【文檔編號】H02M5/42GK203984251SQ201420401267
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月21日
【發(fā)明者】王樹賓, 關(guān)春暉 申請人:長春軌道客車股份有限公司