专利名称：机车车辆用软开关充电机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及用于电池组的充电和向负载提供直流电源的装置，尤其涉 及一种采用了全桥移相软开关的机车车辆充电机。
技术背景机车车辆充电机在机车车辆设备中占有非常重耍的位置，机车车辆电气设备开发人员对充电机技术的研发也一直没有停止过。目前机车车辆充电机大多 采用硬开关的开关电源技术，采用硬开关技术有如下缺点损耗大、低频噪声 大、可靠性较低。采用软开关技术的充电机可以克服硬开关技术的上述缺点， 充电机主电路IGBT的开关频率可以大大提高，减小了充电机隔离变压器的体积 和重量；使主电路IGBT在开通和关断的过程中的损耗接近为"0"，因此提高了 充电机的效率；釆用软开关技术，由于主电路IGBT损耗减小，使充电机的温升 减小，加之充电机具有可并联的特性，使单个充电机在故障的情况下也可切除， 大大提高了充电机的可靠性。软开关技术的主电路结构很多，在较大功率软开关电源中，全桥移相技术 应用非常多，相比同样的硬开关电路，其特点是电路结构简单，仅在主电路IGBT 的CE两端并联了一定数值的电容、即可实现其全部功能。 发明内容木实用新型的目的在于研制一种高可靠性、高效率、低重量、调试方便的 机车车辆充电电源。本实用新型的技术解决方案是这样实现的 一种机车车辆用软开关充电机，包括一组可并联的充电机模块，模块中含有IGBT驱动电路，该模块的输入端接直流电压，其输出端接高频变压器的原边，其特征在于所述的充电机模块则包括主电路部分、电流、电源电压传感器、控制电源系统、信号调理板、CPU板、驱动板、滤波板和参数读写通信系统，其中所述的主电路与各电路板电气隔离，各电路板由控制电源提供控制电压并使电路板间保持电连接；所述的电流、电压传感器用于采集充电机主电路的电流、电压值并将其送入调理板、调理板将 其调理后送入CPU板，CPU板将信号调理板调理过的电压、电流、温度信号进行计算，计算后CPU板输出相应移相角度的PWM脉冲送入驱动板，驱动板将其放 大后驱动充电机主电路IGBT的通断;所述的滤波板用于主电路的直流输出滤波， 旨在控制波形平滑；所述的参数读写通信系统则用于充电机参数的实时读取， 故障记录的读取和保护值的设定。所述的IGBT开关电路由IGBT器件和反并联二极管构成，以全桥形式跨接 在直流母排上。与现有技术相比较，本实用新型的优点是显而易见的，主要表现在(1) 、基于充电机主电路输出滤波的存在以及单元充电机模块电气特性的差 别甚小，使之可以并联运行；(2) 、当并联的某个充电机出现故障，可以通过接触器切除故障的充电机， 其它并联的充电机继续正常工作，大大提高了充电机的可靠性；(3) 、可以保证在轻载和重载都能达到软开关工作条件；提高了工作效率， 减小了充电机体积和重量。
图1为本实用新型单元充电机主电路图； 图2为单元充电机并联示意图；图3为本实用新型充电机主电路及控制电路示意图。图中1、充电机主电路部分2、电流、电压传感器3、控制电源系统4、 信号调理板5、 CPU板6、驱动板7、滤波板8、参数读写通信系统。
具体实施方式
如图1—图5所示， 一种机车车辆用软开关充电机，其作用是为机车车辆 上的蓄电池提供充电电源，同时也为车上直流负载提供电源。充电机安装了必 要的传感器如输入直流电压传感器、输出总电流传感器、输出充电电流传感器、 高频变压器原边电流传感器和蓄电池温度传感器。输入直流电压传感器主要用 于判断是否达到启机电压条件以及是否过压和欠压；输出总电流传感器主要用 于总电流限流控制，保证输出的总电流不超过充电机允许的总电流。 一旦超过 总电流限值，充电机将降压输出；输出充电电流传感器用于检测蓄电池充电电流值，保证蓄电池在亏电严重的话充电电流也不超过蓄电池允许流过的充电电 流值。高频变压器原边电流传感器用于检测变压器原边电流，并以此计算充电 机直流输入侧的总输入电流；图3中的控制电源系统提供控制系统电路板所有 电源；图3中的信号调理板对主电路采样过来的信号进行了必要的滤波处理后 送入CPU板进行控制；图3中的CPU板是充电机的核心控制部件，采用了TI公 司先进的TMS320F2812芯片；图3所示的驱动板采用了 2SD 315 AI模块及相应 辅助电路，驱动板是控制IGBT开断的电路板，图3中所述的控制板输出的脉冲 信号为CPU板计算后发出的P丽脉冲信号，图3中的IGBT驱动信号即放大后的 P丽脉冲信号，此信号与输入的P丽信号是隔离的，2SD 315 AI模块作为驱动 板的核心，可以保证充电机在高低温情况下高频运行。本充电机在实际运用中 需要的数量可以根据负载的大小来确定，只要保证了各充电机电气性能的一致 性，并联的充电机个数理论上是无限的。
权利要求1、一种机车车辆用软开关充电机，包括一组可并联的充电机模块，模块中含有IGBT驱动电路，该模块的输入端接直流电压，其输出端接高频变压器的原边，其特征在于所述的充电机模块则包括主电路(1)、电流、电压传感器(2)、控制电源系统(3)、信号调理板(4)、CPU板(5)、驱动板(6)、滤波板(7)和参数读写通信系统(8)，其中所述的主电路(1)与各电路板电气隔离，各电路板由控制电源(3)提供控制电源并使电路板间保持电连接；所述的电流、电压传感器(2)用于采集充电机主电路的电流、电压值并将其送入调理板(4)，调理板将其调理后送入CPU板(5)进行计算，由其输出PWM脉冲信号，该PWM脉冲信号经驱动板(6)放大后，驱动主电路中的IGBT的通断；所述的滤波板(7)用于主电路(1)的直流输出滤波，旨在控制波形平滑；所述的参数读写通信系统(8)则用于充电机参数的实时读取、故障记录的读取和保护值的设定。
2、根据权利要求1所述的机车车辆用软开关充电机，其特征在于所述的IGBT 由IGBT器件和反并联二极管构成，以全桥形式跨接在直流母排上。
专利摘要本实用新型公开了一种机车车辆用软开关充电机，其特征在于包括充电机主电路、电压电流传感器、控制电源系统、信号调理板、CPU板、驱动板、滤波板和参数读写通信系统；采用了全桥移相软开关工作方式，提高了充电机的工作效率，减小了充电机的体积和重量；在轻载时切掉不需要的充电机，保证工作中的充电机在软开关状态下运行，当其中的某一个充电机出现故障，可以切掉此充电机保证剩下的充电机正常工作，大大提高了可靠性；该充电机具有参数读写通信系统，在调试、运行和故障等状态下可以实时观测一些需要的数据，极大方便了维护和使用。适合在机车车辆上推广使用。
文档编号H02J7/00GK201122848SQ200720016010
公开日2008年9月24日 申请日期2007年11月19日 优先权日2007年11月19日
发明者磊 姜, 崔殿国, 戴碧君 申请人:谢步明