一种悬浮轨道车辆静态调试系统的制作方法

本发明属于城市轨道交通静态调试系统领域，尤其是涉及一种悬浮轨道车辆静态调试系统。

背景技术：

轨道车辆静态调试是城轨车辆总装落成之后、动态调试之前的重要工序，要按工步对牵引系统、高低压设备、控制电路等部分送电检查，确认运转正常才能进入动态调试，具有用电负荷低、供电质量要求较高的特点。现有的城轨静调电源系统多数由直流牵引变电所或直流牵引网供电，供电质量易受外部电网和传输距离的影响。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种悬浮轨道车辆静态调试系统，以提供一种结构简单、抗干扰能力强，具有高压打火、高压短路保护，同时具有欠压、功率管损坏保护功能的悬浮轨道车辆静态调试系统。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种悬浮轨道车辆静态调试系统,包括壳体及其内部设置的电路，所述电路包括输入级电路、整流滤波电路、串联谐振全桥逆变电路、高频变压电路、高压整流电路、输出采样电路、反馈网络电路、pwm控制器和系统逻辑控制器，所述壳体上设有电源输入接口、输出接口和远程监控接口，交流电源经过所述电源输入接口经所述输入级电路、所述整流滤波电路连接至所述串联谐振全桥逆变电路，所述串联谐振全桥逆变电路经所述高频变压电路、所述高压整流电路输出直流电，直流电的流向分为两路，一路经所述输出接口对外输出，另一路经过所述输出采样电路电连接至所述反馈网络电路，所述反馈网络电路将信息分别反馈给所述pwm控制器和所述系统逻辑控制器，所述系统逻辑控制器将接收到的数据处理后分别传递给所述输入级电路、所述远程监控接口和所述pwm控制器，所述pwm控制器将处理后的数据传递给所述串联谐振全桥逆变电路形成闭合回路。

进一步的，所述pwm控制器的型号为ucc2895。

进一步的，所述系统逻辑控制器的型号为znkz-005。

进一步的，所述输入级电路包括电感l1、电感l2、电感l3、电感l4、电感l5和电感l6，所述电感l1和所述电感l2串联在l1a相电路上，所述电感l3和所述电感l4串在l2a相电路上，所述电感l5和所述电感l6串联在l3a相电路上，所述电感l1和所述电感l3之间、所述电感l3和所述电感l5之间、所述电感l2和所述电感l4之间、所述电感l4和所述电感l6之间分别设有一个磁圈，所述电感l1的电源端经电容c3接地、负载端经电容c6接地，所述电感l3的电源端经电容c2接地、负载端经电容c5接地，所述电感l5的电源端经电容c1接地、负载端经电容c4接地，所述电感l2的负载端经电阻r6接地，所述电感l4的负载端经电阻r5接地，所述电感l6的负载端经电阻r4接地，所述电阻r4与所述电阻r6之间串联电阻r1，所述电阻r6与所述电阻r5之间串联电阻r3，所述电阻r5与所述电阻r4之间串联电阻r2。

进一步的，所述整流滤波电路包括整流器u1，所述整流器u1的型号为rs207，所述整流器u1的三个ac～端口用于连接三相电源，所述整流器u1的dc+端口经电阻r7、电感l7、电容c7和电容c8后连接至所述整流器u1的dc-端口，所述电容c7与电容c9、电阻r8互相并联，所述电容c8与电容c10、电阻r9互相并联。

进一步的，所述串联谐振全桥逆变电路包括功率开关管q1、功率开关管q2、功率开关管q3和功率开关管q4，所述高频变压电路包括变压器t1和整流桥d5，所述功率开关管q1的集电极接至dc540v输入电源，发射极经二极管d1连接至集电极，所述二极管d1并联一个电容c11，所述功率开关管q1的发射极连接至所述功率开关管q3的集电极，所述功率开关管q3的集电极和发射极之间并联二极管d2，所述二极管d2并联一个电容c12，所述电容c12的一端接地，所述功率开关管q1和所述功率开关管q3的公共端连接至所述变压器t1的第一输入端；所述功率开关管q2的集电极接至dc540v输入电源，发射极经二极管d3连接至集电极，所述二极管d3并联一个电容c13，所述功率开关管q2的发射极连接至所述功率开关管q4的集电极，所述功率开关管q4的集电极和发射极之间并联二极管d4，所述二极管d4并联一个电容c14，所述电容c14的一端接地，所述功率开关管q2和所述功率开关管q4的公共端经电容c15、电感l8后连接至所述变压器t1的第二输入端；所述变压器t1的第一输出端连接至所述整流桥d5的第一引脚，所述整流桥d5的第二引脚连接至电源hv+，所述变压器t1的第二输出端连接至所述整流桥d5的第三引脚，所述整流桥d5的第四引脚连接至电源hv-，所述整流桥d5的第二引脚和第四引脚之间串联一个电容c16。

进一步的，所述高压整流电路包括二极管d6、二极管d7、二极管d8、二极管d9、电阻r9和电阻r10，所述输出采样电路包括若干电容、电阻和电感l9,所述二极管d6、所述二极管d7组成的串联电路与所述二极管d8、所述二极管d9组成的串联电路并联，所述二极管d6、所述二极管d7的公共端连接至所述变压器t1的一侧，所述二极管d8、所述二极管d9的公共端连接至所述变压器t1的另一侧，所述电阻r9的一端接至所述二极管d8的负极，另一端依次串联电阻r9a、电阻r9b直至电阻r9n，所述电阻r9n的另一端连接至所述二极管d9的正极，所述电阻r9并联一个电容c17，所述电阻r9a并联一个电容c17a，所述电阻r9n并联一个电容c17n，所述电容c17n分别连接至电源接口if、连接至电阻r15后接gnd，所述电阻r10的一端接至所述二极管d8的负极，另一端依次经过电阻r11、电阻r12、电阻r13和电阻r14后接地，所述电阻r10并联一个电容c18，所述电阻r11并联一个电容c19，所述电阻r12并联一个电容c20，所述电阻r13并联一个电容c21，所述电容c21的一端接至电源uf,所述二极管d8的负极连接至电源u0,所述电源u0通过电感l9连接至电源fs。

进一步的，所述反馈网络电路运算放大器u2、运算放大器u3和运算放大器u4，所述运算放大器u2、所述运算放大器u3和所述运算放大器u4的型号均为tl074,所述电源uf通过电阻r16连接至所述运算放大器u2的正向输入端，所述运算放大器u2的负向输入端连接至输出端，所述运算放大器u2的输出端经电阻r17连接至所述运算放大器u3的负向输入端，所述运算放大器u3的负向输入端经电阻r18连接至输出端，所述运算放大器u3的正向输入端接地，所述运算放大器u3的输出端经电阻r19连接至所述运算放大器u4的负向输入端，所述运算放大器u4的负向输入端经电阻r20、电容c23后连接至其输出端，所述电容电阻r20和所述电容c23组成的串联电路并联一个电容c22，所述运算放大器u4的输出端经电阻r21后连接至电源eap。

相对于现有技术，本发明所述的悬浮轨道车辆静态调试系统具有以下优势：

(1)本发明所述的悬浮轨道车辆静态调试系统，结构简单，供电设备成本较低，可以改善静态调试供电质量，使静调和动调之间互不干扰，提高生产、检修效率，具有良好的经济效益。

(2)本发明所述的悬浮轨道车辆静态调试系统，除了在反馈控制中设计有过流、过压保护外，还采用互感器对负载输出和h桥输出进行电流的采样，实现高压打火、高压短路保护，同时对h桥输入、h桥臂电流进行检测，实现了欠压、功率管损坏保护功能。

(3)本发明所述的悬浮轨道车辆静态调试系统，设置的磁圈，有效防止外界电磁干扰，同时起到滤波作用。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的悬浮轨道车辆静态调试系统电气控制原理框图；

图2为本发明实施例所述的输入级电路图；

图3为本发明实施例所述的整流滤波电路图；

图4为本发明实施例所述的串联谐振全桥逆变电路图和高频变压电路图；

图5为本发明实施例所述的高压整流电路图和输出采样电路图；

图6为本发明实施例所述的反馈网络电路图。

附图标记说明：

1-输入级电路；2-整流滤波电路；3-串联谐振全桥逆变电路；4-高频变压电路；5-高压整流电路；6-输出采样电路；7-反馈网络电路；8-pwm控制器；9-系统逻辑控制器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种悬浮轨道车辆静态调试系统，如图1至图6所示，包括壳体及其内部设置的电路，所述电路包括输入级电路1、整流滤波电路2、串联谐振全桥逆变电路3、高频变压电路4、高压整流电路5、输出采样电路6、反馈网络电路7、pwm控制器8和系统逻辑控制器9，所述壳体上设有电源输入接口、输出接口和远程监控接口，交流电源经过所述电源输入接口经所述输入级电路1、所述整流滤波电路2连接至所述串联谐振全桥逆变电路3，所述串联谐振全桥逆变电路3经所述高频变压电路4、所述高压整流电路5输出直流电，直流电的流向分为两路，一路经所述输出接口对外输出，另一路经过所述输出采样电路6电连接至所述反馈网络电路7，所述反馈网络电路7将信息分别反馈给所述pwm控制器8和所述系统逻辑控制器9，所述系统逻辑控制器9将接收到的数据处理后分别传递给所述输入级电路1、所述远程监控接口和所述pwm控制器8，所述pwm控制器8将处理后的数据传递给所述串联谐振全桥逆变电路3形成闭合回路，本静态调试设备采用高频开关pwm工作模式，全桥逆变的拓扑结构，以及先进的相位延迟串联谐振开关技术，实现高效转换和高可靠输出，并具备高精度和高稳定度的整体性能。

所述pwm控制器8的型号为ucc2895，本静态调试设备采用的ucc2895是一种移相式pwm控制器，它实现全桥功率级的变换，是通过开关一个半桥电路相对于另一个半桥电路作移相来控制的。它采用恒频脉宽调制，结合谐振式零电压开关,提供高频率的高效率工作。

所述系统逻辑控制器9的型号为znkz-005，能够实现开关机、软启动、过流、过压保护等逻辑、时序、显示及互锁控制。其次根据外部控制、外部显示等的要求，通过远程监控接口，实现本设备的外部操控要求。

所述输入级电路1包括电感l1、电感l2、电感l3、电感l4、电感l5和电感l6，所述电感l1和所述电感l2串联在l1a相电路上，所述电感l3和所述电感l4串在l2a相电路上，所述电感l5和所述电感l6串联在l3a相电路上，所述电感l1和所述电感l3之间、所述电感l3和所述电感l5之间、所述电感l2和所述电感l4之间、所述电感l4和所述电感l6之间分别设有一个磁圈，防止外界电磁干扰，同时起到滤波作用；所述电感l1的电源端经电容c3接地、负载端经电容c6接地，所述电感l3的电源端经电容c2接地、负载端经电容c5接地，所述电感l5的电源端经电容c1接地、负载端经电容c4接地，所述电感l2的负载端经电阻r6接地，所述电感l4的负载端经电阻r5接地，所述电感l6的负载端经电阻r4接地，所述电阻r4与所述电阻r6之间串联电阻r1，所述电阻r6与所述电阻r5之间串联电阻r3，所述电阻r5与所述电阻r4之间串联电阻r2，本静态调试设备输入级电路1采用了双级串联低通emi滤波器，有效实现与电网的隔离，抑制电网与设备间的互扰，提高了设备的功率因数，采用压敏电阻网络进行防浪涌干扰，大大提高了设备的可靠性。

所述整流滤波电路2包括整流器u1，所述整流器u1的型号为rs207，所述整流器u1的三个ac～端口用于连接三相电源，所述整流器u1的dc+端口经电阻r7、电感l7、电容c7和电容c8后连接至所述整流器u1的dc-端口，所述电容c7与电容c9、电阻r8互相并联，所述电容c8与电容c10、电阻r9互相并联，将三相380vac整流为540vdc母线电源，有效保证后级电路稳定性和输出低纹波。

所述串联谐振全桥逆变电路3包括功率开关管q1、功率开关管q2、功率开关管q3和功率开关管q4，所述高频变压电路4包括变压器t1和整流桥d5，所述功率开关管q1的集电极接至dc540v输入电源，发射极经二极管d1连接至集电极，所述二极管d1并联一个电容c11，所述功率开关管q1的发射极连接至所述功率开关管q3的集电极，所述功率开关管q3的集电极和发射极之间并联二极管d2，所述二极管d2并联一个电容c12，所述电容c12的一端接地，所述功率开关管q1和所述功率开关管q3的公共端连接至所述变压器t1的第一输入端；所述功率开关管q2的集电极接至dc540v输入电源，发射极经二极管d3连接至集电极，所述二极管d3并联一个电容c13，所述功率开关管q2的发射极连接至所述功率开关管q4的集电极，所述功率开关管q4的集电极和发射极之间并联二极管d4，所述二极管d4并联一个电容c14，所述电容c14的一端接地，所述功率开关管q2和所述功率开关管q4的公共端经电容c15、电感l8后连接至所述变压器t1的第二输入端；所述变压器t1的第一输出端连接至所述整流桥d5的第一引脚，所述整流桥d5的第二引脚连接至电源hv+，所述变压器t1的第二输出端连接至所述整流桥d5的第三引脚，所述整流桥d5的第四引脚连接至电源hv-，所述整流桥d5的第二引脚和第四引脚之间串联一个电容c16，串联谐振全桥逆变电路3是本静态调试设备的核心，在pwm型直流变换器中，功率开关管igbt在开通和关断过程中，不仅承受一定的电压，而且还承受一定的电流，因此，功率开关管在工作过程和开通、关断过程中将产生导通损耗、开通损耗、关断损耗和开关管结电容充放电损耗等。当变换器的工作频率升高时，开通损耗、关断损耗和开关管结电容充放电损耗都将随着开关频率的升高而增加，从而使变换器的效率降低。开关管在电压不为零的条件下开通，且在电流不为零的条件下关断称为硬开关。在开通和关断过程中，变换器电路中的寄生电感和电容将产生很大的尖峰电压和浪涌电流，还可能产生较强的电磁干扰。采用谐振变换器后，可利用lc谐振技术降低开关管开通和关断过程中的di/dt和du/dt，在功率开关管开通时，使两端电压先下降到零，电流才开始上升(零电压开通)，在功率开关管关断时，使电流先下降到零，两端电压才开始上升(零电流关断)，这样可以使变换器的开关损耗大幅度减小，使开关频率得以提高，从而使变换器中的变压器t1和滤波元件的体积大大减小，这样便可在保持变换器高效的前提下，大大提高变换器的功率密度；

电路的拓扑采用全桥(h桥)移相pwm控制串联谐振的结构，在pwm控制器8的控制下功率开关管q1～功率开关管q4以一定顺序导通和关断，h桥逆变输出540v左右的方波。移相控制串联谐振回路和相应的辅助谐振网络，使开关管运行在软开关模式，极大地降低了开关损耗，保证高频工作的可靠性和高转换效率；大功率高频高压变压器t1的设计非常关键，变压器t1的参数直接影响到谐振参数、功率传输效率等关键因素。为此采用具有高饱和磁感应强度、高导磁率、低矫顽力的超微晶材料(fecunbsib)作为变压器铁心，不仅可以承受高功率密度，而且稳定性高。线包设计中次级绕组采用分离式多段绕组串联，实现高频变压器的低漏感、低温升，提高了可靠性。

所述高压整流电路5包括二极管d6、二极管d7、二极管d8、二极管d9、电阻r9和电阻r10，所述输出采样电路6包括若干电容、电阻和电感l9,所述二极管d6、所述二极管d7组成的串联电路与所述二极管d8、所述二极管d9组成的串联电路并联，所述二极管d6、所述二极管d7的公共端连接至所述变压器t1的一侧，所述二极管d8、所述二极管d9的公共端连接至所述变压器t1的另一侧，所述电阻r9的一端接至所述二极管d8的负极，另一端依次串联电阻r9a、电阻r9b直至电阻r9n，所述电阻r9n的另一端连接至所述二极管d9的正极，所述电阻r9并联一个电容c17，所述电阻r9a并联一个电容c17a，所述电阻r9n并联一个电容c17n，所述电容c17n分别连接至电源接口if、连接至电阻r15后接gnd，所述电阻r10的一端接至所述二极管d8的负极，另一端依次经过电阻r11、电阻r12、电阻r13和电阻r14后接地，所述电阻r10并联一个电容c18，所述电阻r11并联一个电容c19，所述电阻r12并联一个电容c20，所述电阻r13并联一个电容c21，所述电容c21的一端接至电源uf,所述二极管d8的负极连接至电源u0,所述电源u0通过电感l9连接至电源fs，采用全桥整流获得1kv直流输出，利用霍尔和电阻进行电流和电压的采样。

所述反馈网络电路7运算放大器u2、运算放大器u3和运算放大器u4，所述运算放大器u2、所述运算放大器u3和所述运算放大器u4的型号均为tl074,所述电源uf通过电阻r16连接至所述运算放大器u2的正向输入端，所述运算放大器u2的负向输入端连接至输出端，所述运算放大器u2的输出端经电阻r17连接至所述运算放大器u3的负向输入端，所述运算放大器u3的负向输入端经电阻r18连接至输出端，所述运算放大器u3的正向输入端接地，所述运算放大器u3的输出端经电阻r19连接至所述运算放大器u4的负向输入端，所述运算放大器u4的负向输入端经电阻r20、电容c23后连接至其输出端，所述电容电阻r20和所述电容c23组成的串联电路并联一个电容c22，所述运算放大器u4的输出端经电阻r21后连接至电源eap。

本设备除了在反馈控制中设计有过流、过压保护外，还采用互感器对负载输出和h桥输出进行电流的采样，实现高压打火、高压短路保护，同时对h桥输入、h桥臂电流进行检测，实现欠压、功率管损坏保护。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。