一種具有絕緣監(jiān)測功能的充電機的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型主要涉及充電設備，特指一種具有絕緣監(jiān)測功能的充電機。
【背景技術】
[0002]充電機廣泛應用于軌道交通領域。充電機為控制電源母線(一般為DC110V、DC72V、DC24V等)供電，而控制電源母線則為機車車輛上大量電子控制裝置控制系統(tǒng)供電。如果控制電源母線故障將致使機車電子控制失電而癱瘓，進而影響機車運行。因而控制電源母線、充電機的供電可靠性受到業(yè)內人士的廣泛關注。
[0003]目前控制電源母線接地設計主要有三種方式:
[0004]1、直接接地，如圖1所示，通過電阻接地；優(yōu)點是接地阻抗小，地電位穩(wěn)定，能夠抑制電磁騷擾，缺點是一旦控制電源母線正線(或某一控制裝置內控制電源輸入正線)發(fā)生接地故障，勢必造成短路事故。
[0005]2、經接電電阻接地，如圖2所示，控制電源母線地電位相對平穩(wěn)，漏電壓大小受接地電阻阻值影響，缺點是體積較大，短路時電阻發(fā)熱功率較大。
[0006]3、浮地，如圖3所示，優(yōu)點是當發(fā)生單點接地時，系統(tǒng)仍可正常運行，系統(tǒng)可靠性提高。缺點是控制電源母線正線(或某一控制裝置內控制電源輸入正線)絕緣損傷時，可能對人身造成傷害。
【實用新型內容】
[0007]本實用新型要解決的技術問題就在于:針對現(xiàn)有技術存在的技術問題，本實用新型提供一種結構簡單、可靠性高的具有絕緣監(jiān)測功能的充電機。
[0008]為解決上述技術問題，本實用新型提出的技術方案為:
[0009]—種具有絕緣監(jiān)測功能的充電機，包括功率變換單元，還包括絕緣監(jiān)測單元，所述絕緣監(jiān)測單元包括控制單元、電阻R0、電阻R1、電阻R2以及注入源，所述控制單元與所述功率變換單元相連，所述電阻Rl與所述充電機的輸出電源正母線相連，所述電阻R2與所述充電機的輸出電源負母線相連，所述電阻Rl與電阻R2并聯(lián)后與所述電阻R0、注入源串聯(lián)后接地；所述控制單元用于檢測所述電阻RO的電壓并根據(jù)電壓信號判斷充電機的輸出電源母線絕緣是否異常。
[0010]作為上述技術方案的進一步改進:
[0011]所述絕緣監(jiān)測單元還包括報警單元，所述報警單元與所述控制單元相連。
[0012]當所述充電機的輸出電源母線絕緣異常時，所述控制單元發(fā)送停機指令至所述功率變換單元執(zhí)行停機操作。
[0013]所述注入源通過一旁路開關與地相連，所述旁路開關與所述功率變換單元相連。
[0014]所述功率變換單元包括順序相連的輸入電容、逆變模塊、高頻變壓器、整流模塊和輸出電容。
[0015]所述充電機的輸出電源正母線與輸出電源負母線之間跨接有蓄電單元。
[0016]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的優(yōu)點在于:
[0017]本實用新型的具有絕緣監(jiān)測功能的充電機，在輸出電源母線的接地設計為浮地方式時，通過在輸出電源母線上設置絕緣監(jiān)測單元，當輸出電源母線的絕緣異常時，導致絕緣監(jiān)測單元的電路與地之間形成回路，從而使電阻RO上的電壓增大，當檢測到電阻RO的電壓值增大到動作電壓閾值時，則判斷輸出電源母線異常，從而發(fā)出報警提示或停止充電機的工作；因此，本實用新型的充電機既發(fā)揮了浮地系統(tǒng)的優(yōu)勢，又能夠對輸出電源母線的絕緣性能進行監(jiān)測，使人身安全得到保障，進而提高控制電源母線的運行可靠性和安全性，進而提升機車性能。另外絕緣單元通過一旁路開關與地相連，在進行多個充電機的絕緣監(jiān)測時，能夠通過旁路開關的通斷來切換至對應的充電機，操作簡便。
【附圖說明】
[0018]圖1為充電機直接接地的結構示意圖。
[0019]圖2為充電機通過接地電阻接地的結構示意圖。
[0020]圖3為充電機采用浮地方式的結構示意圖。
[0021]圖4為本實用新型充電機的結構框圖。
[0022]圖5為本實用新型中絕緣監(jiān)測單元的結構框圖。
[0023]圖6為本實用新型的絕緣監(jiān)測單元工作時的結構框圖。
[0024]圖7為本實用新型充電機的具體結構示意圖之一。
[0025]圖8為本實用新型充電機的具體結構示意圖之二。
[0026]圖中標號表示:1、充電機；11、功率變換單元；111、主電路；112、充電控制單元；12、絕緣監(jiān)測單元；121、旁路開關；2、蓄電單元。
【具體實施方式】
[0027]以下結合說明書附圖和具體實施例對本實用新型作進一步描述。
[0028]如圖4至圖6所示，本實施例的具有絕緣監(jiān)測功能的充電機，包括功率變換單元11和絕緣監(jiān)測單元12，絕緣監(jiān)測單元12包括控制單元、電阻R1、電阻R2、電阻RO以及注入源，控制單元與功率變換單元11相連，電阻Rl與充電機的輸出電源正母線相連，電阻R2與充電機的輸出電源負母線相連，電阻Rl與電阻R2并聯(lián)后與電阻R0、注入源串聯(lián)后接地；控制單元用于檢測電阻RO的電壓并將電壓信號與預設的動作電壓閾值比較，當電壓信號大于動作電壓閾值，控制單元則判斷充電機輸出電源母線絕緣異常。本實用新型的充電機既發(fā)揮了浮地系統(tǒng)的優(yōu)勢，又能夠對輸出電源母線的絕緣性能進行監(jiān)測，使人身安全得到保障，進而提高控制電源母線的運行可靠性和安全性，進而提升機車的可靠性能。
[0029]本實施例中，絕緣監(jiān)測單元12還包括報警單元，報警單元與控制單元相連。當當充電機輸出電源母線絕緣異常時，發(fā)出報警提示至報警單元，另外當電阻RO中的電壓增大到可能危害到人身安全時，控制單元則發(fā)送停機指令至功率變換單元11執(zhí)行停機操作。
[0030]本實施例中，注入源通過一旁路開關121與地相連，旁路開關121與功率變換單元11相連。在進行多個充電機的絕緣監(jiān)測時，能夠通過旁路開關121的通斷來切換至對應的充電機1，操作簡便。其中注入源可以為正弦波或方波等。
[0031]本實施例中，功率變換單元11包括充電控制單元112以及順序相連的輸入電容、逆變模塊、高頻變壓器、整流模塊和輸出電容，另外還包括輸入電壓采集模塊、輸出電流數(shù)據(jù)采集模塊、輸出電壓數(shù)據(jù)采集模塊，分別采集相應部件的數(shù)據(jù)并傳輸給充電控制單元112。圖7和圖8示出了兩種不同的充電機1，其中圖7中的逆變單元由兩個半導體開關組成，整流單元由四個二極管構成；圖8中的逆變單元由四個半導體開關構成，整流單元由四個二極管構成。
[0032]本實施例中，充電機I的輸出電源正母線與輸出電源負母線之間跨接有蓄電單元2，用于在充電機I故障時提供臨時續(xù)航。
[0033]如圖6所示，接地電阻Rgl為控制電源母線加對地電阻；接地電阻Rg2為控制電源母線加對地電阻。在正常情況下，系統(tǒng)(輸出電源母線)絕緣正常時，接地電阻Rgl、Rg2的阻值很高，注入回路電流很小，電阻RO上的壓降很小，控制單元上的比較判定模塊不動作。當輸出電源母線絕緣破損時，Rgl或(和)Rgl的阻值變小，注入回路電流增大，電阻RO上壓降升高。當電阻RO上壓降超過設定動作電壓閾值時，比較判定單元動作，充電控制單元112接到信號后送出檢修提示信息。當注入回路電流增大到可能危害人身安全時，充電控制單元112關閉主電路111的控制脈沖，充電機I退出運行。
[0034]以上僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，本實用新型的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本實用新型思路下的技術方案均屬于本實用新型的保護范圍。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理前提下的若干改進和潤飾，應視為本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種具有絕緣監(jiān)測功能的充電機，包括功率變換單元(11)，其特征在于，還包括絕緣監(jiān)測單元(12)，所述絕緣監(jiān)測單元(12)包括控制單元、電阻R0、電阻R1、電阻R2以及注入源，所述控制單元與所述功率變換單元(11)相連，所述電阻Rl與所述充電機(I)的輸出電源正母線相連，所述電阻R2與所述充電機(I)的輸出電源負母線相連，所述電阻Rl與電阻R2并聯(lián)后與所述電阻R0、注入源串聯(lián)后接地；所述控制單元用于檢測所述電阻RO的電壓并根據(jù)電壓信號判斷充電機(I)的輸出電源母線絕緣是否異常。2.根據(jù)權利要求1所述的具有絕緣監(jiān)測功能的充電機，其特征在于，所述絕緣監(jiān)測單元(12)還包括報警單元，所述報警單元與所述控制單元相連。3.根據(jù)權利要求1或2所述的具有絕緣監(jiān)測功能的充電機，其特征在于，當所述充電機(O的輸出電源母線絕緣異常時，所述控制單元發(fā)送停機指令至所述功率變換單元(11)執(zhí)行停機操作。4.根據(jù)權利要求1或2所述的具有絕緣監(jiān)測功能的充電機，其特征在于，所述注入源通過一旁路開關(121)與地相連，所述旁路開關(121)與所述功率變換單元(11)相連。5.根據(jù)權利要求1所述的具有絕緣監(jiān)測功能的充電機，其特征在于，所述功率變換單元(11)包括順序相連的輸入電容、逆變模塊、高頻變壓器、整流模塊和輸出電容。6.根據(jù)權利要求1所述的具有絕緣監(jiān)測功能的充電機，其特征在于，所述充電機(I)的輸出電源正母線與輸出電源負母線之間跨接有蓄電單元(2)。
【專利摘要】本實用新型公開了一種具有絕緣監(jiān)測功能的充電機，包括功率變換單元，還包括絕緣監(jiān)測單元，所述絕緣監(jiān)測單元包括控制單元、電阻R0、電阻R1、電阻R2以及注入源，所述控制單元與所述功率變換單元相連，所述電阻R1與所述充電機的輸出電源正母線相連，所述電阻R2與所述充電機的輸出電源負母線相連，所述電阻R1與電阻R2并聯(lián)后與所述電阻R0、注入源串聯(lián)后接地；所述控制單元用于檢測所述電阻R0的電壓并根據(jù)電壓信號判斷充電機的輸出電源母線絕緣是否異常。本實用新型的充電機具有結構簡單、可靠性高、絕緣監(jiān)控等優(yōu)點。
【IPC分類】H02J7/00
【公開號】CN204741309
【申請?zhí)枴緾N201520457895
【發(fā)明人】曹金洲, 張小勇, 楊奎, 周帥, 饒沛南, 章志兵
【申請人】株洲南車時代電氣股份有限公司
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年6月30日