一种电力机车充电机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型主要涉及轨道交通技术领域，特指一种电力机车充电机。
【背景技术】
[0002]电力机车作为交通运输的主要装备，在国民经济建设中起到重要作用。电力机车车载充电机为车载蓄电池充电的同时为整车设备提供控制电源，是电力机车不可以或缺的重要装备。
[0003]随着国民经济的发展，能源需求越来越大。绿色、环保、节能成为社会的普遍共识。电力变换装置在运行过程中不可避免的会造成能量的损失，如何降低变换装置的损耗是节能的主要研究方向。同时，在铁路设备集成化、小型化的背景之下。充电机的体积尽量小、重量尽可能轻，也是变换装置发展方向之一。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型要解决的技术问题就在于:针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种结构简单、工作可靠、开关损耗低的电力机车充电机。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为:
[0006]—种电力机车充电机，包括控制单元、检测单元以及依次相连的预充电电路、输入滤波电路、软开关逆变电路、二次整流电路和输出滤波电路，所述控制单元、检测单元分别与所述预充电电路、输入滤波电路、软开关逆变电路、二次整流电路和输出滤波电路相连，所述控制单元与检测单元相连，所述预充电电路与直流电源相连，所述软开关逆变电路用于将直流电压转变成交流方波电压，所述二次整流电路用于将交流方波电压转变成直流电压;所述软开关逆变电路包括由四个晶体管构成的全桥逆变电路，四个晶体管均并联有二极管，所述二极管正极与晶体管的发射极相连，所述二极管的负极与晶体管的集电极相连。
[0007]作为上述技术方案的进一步改进:
[0008]所述软开关逆变电路中的两个前臂晶体管均并联有电容。
[0009]所述预充电电路包括限流电阻、短接开关和充电电容，所述充电电容跨接在直流电源的两根母线上，所述限流电阻串联在直流电源的电源母线上，所述短接开关与所述限流电阻并联用于在充电电容的电压达到预设值时将限流电阻短接。
[0010]所述晶体管为IGBT。
[0011 ]所述二次整流电路包括由四个二极管组成的全桥整流电路。
[0012]所述软开关逆变电路与二次整流电路之间设置有隔离变压器。
[0013]与现有技术相比，本实用新型的优点在于:
[0014]本实用新型的电力机车充电机，采用软开关逆变电路将直流电压转变成交流方波电压，有效降低了整体体积以及重量；另外由于充电机的损耗主要来自于晶体管开通和判断时的电压、电流重叠而带来的开关损耗，其中开关损耗的大小与开关工作频率成正比，采用软开关逆变电路能够使晶体管在开通或关断时的电压或电流为零，从而消除开关损耗。
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型的方框结构图。
[0016]图2为本实用新型的电路原理图。
[0017]图中标号表示:1、预充电电路;2、输入滤波电路;3、软开关逆变电路;4、二次整流电路;5、输出滤波电路;6、隔离驱动单元;7、控制单元;8、检测单元。
【具体实施方式】
[0018]以下结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步描述。
[0019]如图1和图2所示，本实施例的电力机车充电机，用于给整车IlOV用电设备及车载蓄电池充电，其包括控制单元7、检测单元8以及依次相连的直流预充电电路1、输入滤波电路2、软开关逆变电路3、二次整流电路4和输出滤波电路5，控制单元7、检测单元8分别与直流预充电电路1、滤波电路2、软开关逆变电路3、二次整流电路4和输出滤波电路5相连，检测单元8与控制单元7相连用于采集各电路的电压电流等数据以便于控制单元7进行分析判断，预充电电路I与直流电源相连，软开关逆变电路3用于将直流电压转变成交流方波电压，二次整流电路4用于将交流方波电压转变成直流电压;软开关逆变电路3包括由四个晶体管(VI?V4)构成的全桥逆变电路，四个晶体管均并联有二极管(Vdl?Vd4)，其中前臂晶体管(VI和V3)均并联有电容(C3和C4)，二极管正极与晶体管的发射极相连，二极管的负极与晶体管的集电极相连。本实用新型的电力机车充电机，采用软开关逆变电路3将直流电压转变成交流方波电压，结构简单、易于实现、且有效降低了整体体积以及重量;另外由于充电机的损耗主要来自于晶体管开通和判断时的电压、电流重叠而带来的开关损耗，其中开关损耗的大小与开关工作频率成正比，采用软开关逆变电路3能够使晶体管在开通或关断时的电压或电流为零，从而消除开关损耗。
[0020]本实施例中，预充电电路I包括限流电阻Rl、短接开关KMl和充电电容Cl、C2，充电电容Cl和C2串联后跨接在直流电源的两根母线上，限流电阻串联在直流电源的电源母线上，短接开关KMl与限流电阻Rl并联用于在充电电容Cl和C2的电压达到预设值时将限流电阻Rl短接，其结构简单、易于实现;在充电机启动时，电流通过电阻Rl给跨接在直流母线上的电容Cl和C2充电，其充电电流由限流电阻Rl进行限制，当电容上电压达到一定值后，短接开关KMl(接触器的常开触点)闭合，将充电电阻短路，完成预充电过程。
[0021]本实施例中，晶体管为IGBT(或者晶闸管等其它开关管)，由隔离驱动单元6进行驱动，二次整流电路4包括由四个二极管(Vd5?Vd8)组成的全桥整流电路，结构简单、易于实现；另外软开关逆变电路3与二次整流电路4之间设置有隔离变压器T，用于能量的传输，同时具有电压变换和隔离作用。
[0022]如图2所示，充电机启动，首先完成预充电过程(如上所述)，然后软开关逆变电路3将中间直流母线电压(DC750*(1±10%)V)转变为交流方波电压，再经高压隔离变压器隔离输出至二次整流电路4进行整流，交流方波电压转变成直流电压，再经LC滤波电路2进行直流滤波，输出更为平滑的直流电压(DCl 1V ± 2%)。
[0023]本实施例中，充电机正常启动时，通过控制软件设置输出电压线性上升，从而实现充电机的软启动。充电机的控制单元7则实现对整个系统的数字量、模拟量以及启停逻辑控制，同时具备故障自诊断与保护、故障记录与故障下载等功能，并可通过通信端口实现与上位机的数据交换。为防止损伤蓄电池和后续负载，充电机具有完善的保护功能。这些保护功能可以使充电机在不加任何外围保护装置的情况下，有序的关闭充电机系统。充电机还具有自诊断功能，能够通过控制单元7对应的LED灯查询充电机的运行状态，充电机自身也将对故障进行记录。
[0024]虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。
【主权项】
1.一种电力机车充电机，其特征在于，包括控制单元(7)、检测单元(8)以及依次相连的预充电电路(I)、输入滤波电路(2)、软开关逆变电路(3)、二次整流电路(4)和输出滤波电路(5)，所述控制单元(7)、检测单元(8)分别与所述预充电电路(1)、输入滤波电路(2)、软开关逆变电路(3)、二次整流电路(4)和输出滤波电路(5)相连，所述控制单元(7)与检测单元(8)相连，所述预充电电路(I)与直流电源相连，所述软开关逆变电路(3)用于将直流电压转变成交流方波电压，所述二次整流电路(4)用于将交流方波电压转变成直流电压;所述软开关逆变电路(3)包括由四个晶体管构成的全桥逆变电路，四个晶体管均并联二极管，所述二极管正极与晶体管的发射极相连，所述二极管的负极与晶体管的集电极相连。2.根据权利要求1所述的电力机车充电机，其特征在于，所述软开关逆变电路(3)中的两个前臂晶体管均并联有电容。3.根据权利要求1或2所述的电力机车充电机，其特征在于，所述预充电电路(I)包括限流电阻、短接开关和充电电容，所述充电电容跨接在直流电源的两根母线上，所述限流电阻串联在直流电源的电源母线上，所述短接开关与所述限流电阻并联用于在充电电容的电压达到预设值时将限流电阻短接。4.根据权利要求1或2所述的电力机车充电机，其特征在于，所述晶体管为IGBT。5.根据权利要求1或2所述的电力机车充电机，其特征在于，所述二次整流电路(4)包括由四个二极管组成的全桥整流电路。6.根据权利要求1或2所述的电力机车充电机，其特征在于，所述软开关逆变电路(3)与二次整流电路(4)之间设置有隔离变压器。
【专利摘要】本实用新型公开了一种电力机车充电机，包括控制单元、检测单元以及依次相连的预充电电路、输入滤波电路、软开关逆变电路、二次整流电路和输出滤波电路，控制单元、检测单元分别与预充电电路、输入滤波电路、软开关逆变电路、二次整流电路和输出滤波电路相连，控制单元与检测单元相连，软开关逆变电路用于将直流电压转变成交流方波电压，二次整流电路用于将交流方波电压转变成直流电压；软开关逆变电路包括由四个晶体管构成的全桥逆变电路，四个晶体管均并联二极管，二极管正极与晶体管的发射极相连，二极管的负极与晶体管的集电极相连。本实用新型的电力机车充电机具有结构简单、工作可靠、开关损耗低等优点。
【IPC分类】H02J7/00
【公开号】CN205377379
【申请号】CN201620078837
【发明人】张庆, 张小勇, 赵明锐, 谢伟, 周帅, 曹金洲, 任凯
【申请人】株洲南车时代电气股份有限公司
【公开日】2016年7月6日
【申请日】2016年1月27日