一种电力机车逆变电源的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种电力机车逆变电源，包括单片机控制模块，以及与单片机控制模块信号连接的DC-DC转换电路、DC-AC转换电路、按键操作模块、看门狗电路、报警输出电路、485通讯输出模块和液晶显示模块，所述DC-DC转换电路与输入电路之间设有整流电路，电源模块与所述输入电路连接用于为整个逆变电源提供工作和控制电源。所述电力机车逆变电源其采用高性能的单片机控制模块对运行的工作进行实时闭环控制，直接参与控制内部的各重要参数，使得逆变器始终处于最佳的工作状态，大大提高了该电力机车逆变电源整机的各项性能，具有抗干扰能力强、稳频稳压精度高、失真度小、效率高，使普通民用交流电器在电力机车使用成为可能。
【专利说明】—种电力机车逆变电源
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电力机车行业，尤其涉及一种电力机车逆变电源。
【背景技术】
[0002]电力机车的受电是通过受电弓把电网的25KV交流电压引入电力机车主变压器，由于在同一段电网下电力机车的数量越多，电网输出功率越大，电网的输出电压也产生很大的波动，同时电力机车还给电网带来大量的高次谐波。因此电力机车的受电存在以下缺点:电压波动大(19-29KV)、高次谐波大、瞬时变化量大。电压经电力机车主变压器到次边，使次边电压也随之变化，次边AC220V的电压变化范围是AC150-275V，因此日常电器在电力机车都无法使用。
实用新型内容
[0003]为了解决现有技术的不足，本实用新型提供一种体积小、重量轻、效率高及运行可靠的电力机车逆变电源，它可为精密设备提供可靠优质的交流电源，且由于其拥有单片机的完善检测和保护功能，以及采用先进的逐一脉冲过流检测的逆变技术，使整机具有抗干扰能力强、稳频稳压精度高、失真度小、效率高，使普通民用交流电器在电力机车使用成为可能。
[0004]本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的:
[0005]本实用新型提供一种电力机车逆变电源，包括单片机控制模块，以及与单片机控制模块信号连接的DC-DC转换电路、DC-AC转换电路、按键操作模块、看门狗电路、报警输出电路、485通讯输出模块和液晶显示模块，所述DC-DC转换电路与输入电路之间设有整流电路，电源模块与所述输入电路连接用于为整个逆变电源提供工作和控制电源。
[0006]进一步地，所述输入电路包括用于电压滤波后进行电压检测的传感器和根据电压值通断的继电器。
[0007]进一步地，所述输出电路包括高频滤波处理电路，且所述高频滤波处理电路与所述继电器信号连接。
[0008]进一步地，所述整流电路采用桥式整流，包括电抗器和与所述电抗器信号连接的电容滤波单元。
[0009]进一步地，所述DC-DC转换电路包括与单片机控制模块连接的第二开关管驱动模块以及IGBT功率管、高频推挽变压器、整流滤波电路与电压传感器，所述电压传感器与所述单片机控制模块信号连接。
[0010]进一步地，所述DC-AC转换电路包括与单片机控制模块连接的第一开关管驱动模块以及全桥逆变功率管、LC滤波电路与分压电阻，所述分压电阻的输出信号连接于所述第一开关管驱动模块。
[0011]基于上述技术方案的公开，本实用新型提供的所述电力机车逆变电源其采用高性能的单片机控制模块对运行的工作进行实时闭环控制，直接参与控制内部的各重要参数，使得逆变器始终处于最佳的工作状态，大大提高了该电力机车逆变电源整机的各项性能。该电力机车逆变电源能实时跟踪并修正输出纯正的正弦波，使交流输出中的直流分量等于零，这是传统的数模组合的逆变器所难以达到的。且由于采用了高性能的微处理器对逆变器的运行工作进行实时闭环控制，使得所有的初始脉冲采用了缓启动，并且提高了逆变器内部逆变正负电源精度±0.5%，降低了总线电压，进一步减小了器件工作时的应力，大大延长了整机寿命。整个系统都是采用智能化的管理，当温度高于40°C时，就会自动启动风机开始工作，系统内部的芯片可以在温度高达100°C情况下正常工作，保证了机器可长期可靠工作，功率的余量大。当散热片温度高到90°C时，电源将会自动关闭交流输出。该电力机车逆变电源无论工作在高温、低温状态下，还是在高压、低压系统状态下，输出始终是稳频、稳压的交流电压。
[0012]且，在交流输入端，电池兼容的抗干扰使得反灌噪音小于1% ;负载逆变器的输出输入完全电气隔离，符合铁路系统对直流电源、交流输出完全浮空的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型提出的一种电力机车逆变电源的总体配置框图；
[0014]图2为本实用新型提出的一种电力机车逆变电源的输入部分的控制原理图；
[0015]图3为本实用新型提出的一种电力机车逆变电源的传感器部分的控制原理图；
[0016]图4为本实用新型提出的一种电力机车逆变电源的升压部分的控制原理图；
[0017]图5为本实用新型提出的一种电力机车逆变电源的逆变部分的控制原理图；
[0018]图6为本实用新型提出的一种电力机车逆变电源的输出部分的控制原理图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本实用新型的技术方案:
[0020]请参照图1，本实用新型提供一种电力机车逆变电源，包括单片机控制模块7，以及与单片机控制模块7信号连接的DC-DC转换电路4、DC-AC转换电路9、按键操作模块5、看门狗电路6、报警输出电路8、485通讯输出模块11和液晶显示模块12，所述DC-DC转换电路4与输入电路2之间设有整流电路3，电源模块I与所述输入电路2连接用于为整个逆变电源提供工作和控制电源。
[0021]请参照图1和图2，所述输入电路2的输入电压范围AC0-400V，用于电压滤波后进行电压检测的传感器U3和根据电压值通断的继电器Jl6。输入电压滤波处理后，进入传感器U3进行电压检测，当输入电压在150V-300V之间时打开输入继电器J16，后续电路开始工作；当输入电压低于150V或高于300V时关闭输入继电器J16，后续电路停止工作。进入过分相无电区自动关闭输入继电器，得电后控制重新启动。
[0022]请参照图1和图2，所述整流电路3采用桥式整流D15，包括电抗器LlO和与所述电抗器LlO信号连接的电容滤波单元。输入AC150-300V电压通过桥式整流D15后经过电抗器LlO限流至电容滤波，得到210-420V直流电压。
[0023]请参照图1、图3及图4，所述DC-DC转换电路4包括与单片机控制模块7连接的第二开关管驱动模块ZC002以及IGBT功率管(Q7、Q8)、高频推挽变压器Tl、整流滤波电路与电压传感器U4，所述电压传感器U4与所述单片机控制模块7信号连接。由单片机产生35KHz的高频信号至第二开关管驱动模块ZC002，第二驱动模块ZC002发出控制信号给IGBT功率管(Q7、Q8)，IGBT功率管(Q7、Q8)驱动高频推挽变压器Tl进行电压变换，经整流滤波电路输出直流电压，该直流经高精度电压传感器U4采样送至单片机控制模块7，单片机控制模块7进行模数转换后输出相应的PWM调制信号至第二开关管驱动模块ZC002，第二驱动模块ZC002发出控制信号给IGBT功率管(Q7、Q8)，使输出直流电压稳定在360V。前端还对开关管采用先进的逐一脉冲过流检测的逆变技术及温度控制，对功率管实时保护。
[0024]请参照图1、图3和图5，所述DC-AC变换电路9包括与单片机控制模块7连接的第一开关管驱动模块ZC001以及全桥逆变功率管(Ql、Q2、Q3、Q4)、LC滤波电路与分压电阻R7，所述分压电阻R7的输出信号连接于所述第一开关管驱动模块ZC001。由第一开关管驱动模块ZC001芯片输出3?丽调制信号，经全桥逆变功率管(01、02、03、04)把36(^直流电压转化为50Hz的交流电压，经LC滤波电路后通过分压电阻R7采样反馈到第一开关管驱动模块ZC001芯片，自动调整SPWM调制信号，稳定输出为220V。通过R12采集负载电流信号，实施过流保护。采用先进的逐一脉冲过流检测的逆变技术及温度控制，对全桥逆变功率管实时保护。
[0025]请参照图1和图6，所述输出电路10包括高频滤波处理电路U15,且所述高频滤波处理电路U15与所述继电器信号连接。AC220V输出经高频滤波处理电路U15，到继电器控制输出，过流时关闭继电器。
[0026]综上，本实用新型提供的所述电力机车逆变电源其采用高性能的单片机控制模块7对运行的工作进行实时闭环控制，直接参与控制内部的各重要参数，使得逆变器始终处于最佳的工作状态，大大提高了该电力机车逆变电源整机的各项性能。该电力机车逆变电源能实时跟踪并修正输出纯正的正弦波，使交流输出中的直流分量等于零，这是传统的数模组合的逆变器所难以达到的。且由于采用了高性能的微处理器对逆变器的运行工作进行实时闭环控制，使得所有的初始脉冲采用了缓启动，并且提高了逆变器内部逆变正负电源精度±0.5%，降低了总线电压，进一步减小了器件工作时的应力，大大延长了整机寿命。整个系统都是采用智能化的管理，当温度高于40°C时，就会自动启动风机开始工作，系统内部的芯片可以在温度高达100°C情 况下正常工作，保证了机器可长期可靠工作，功率的余量大。当散热片温度高到90°C时，电源将会自动关闭交流输出。该电力机车逆变电源无论工作在高温、低温状态下，还是在高压、低压系统状态下，输出始终是稳频、稳压的交流电压。且，在交流输入端，电池兼容的抗干扰使得反灌噪音小于1% ;负载逆变器的输出输入完全电气隔离，符合铁路系统对直流电源、交流输出完全浮空的要求。
[0027]上面结合附图对本实用新型进行了示例性的描述，显然本实用新型的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型技术方案进行的各种改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围内。
【权利要求】
1.一种电力机车逆变电源，其特征在于，包括单片机控制模块，以及与单片机控制模块信号连接的DC-DC转换电路、DC-AC转换电路、按键操作模块、看门狗电路、报警输出电路、485通讯输出模块和液晶显示模块，所述DC-DC转换电路与输入电路之间设有整流电路，电源模块与所述输入电路连接用于为整个逆变电源提供工作和控制电源。
2.根据权利要求1所述的电力机车逆变电源，其特征在于，所述输入电路包括用于电压滤波后进行电压检测的传感器和根据电压值通断的继电器。
3.根据权利要求2所述的电力机车逆变电源，其特征在于，所述输出电路包括高频滤波处理电路，且所述高频滤波处理电路与所述继电器信号连接。
4.根据权利要求1所述的电力机车逆变电源，其特征在于，所述整流电路采用桥式整流，包括电抗器和与所述电抗器信号连接的电容滤波单元。
5.根据权利要求1所述的电力机车逆变电源，其特征在于，所述DC-DC转换电路包括与单片机控制模块连接的第二开关管驱动模块以及IGBT功率管、高频推挽变压器、整流滤波电路与电压传感器，所述电压传感器与所述单片机控制模块信号连接。
6.根据权利要求1所述的电力机车逆变电源，其特征在于，所述DC-AC转换电路包括与单片机控制模块连接的第一开关管驱动模块以及全桥逆变功率管、LC滤波电路与分压电阻，所述分压电阻的输出信号连接于所述第一开关管驱动模块。
【文档编号】H02M7/42GK203377804SQ201320416035
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年7月12日 优先权日:2013年7月12日
【发明者】杨长命, 孙华, 朱立明 申请人:株洲中车电力机车配件有限公司, 神华准格尔能源有限责任公司