专利名称：新型电机车直流变换器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种架线电机车直流变换器的改进，这种改进了的装置特别适用于做架线电机车的照明灯与电喇叭工作电源。
目前，架线电机车的直流变换器，是通过可控硅直流断续器把输入的直流电转换为电压较低的直流电，向电机车的照明灯及电喇叭供电(见《煤矿电工手册》，第四分册，煤炭工业出版社，11－9－27)。这种电源装置存在电源变换效率低，噪声大，可靠性差，体积大，造价高等缺点。
虽然专利号为91228959、7的“高效节能式电机车变压器”的专利基本上克服了上述缺点，但是由于目前受功率晶体管额定电压的限制，它只能用于250伏以下电网，对于500伏电网不能满足要求，同时还由于没有采用辅助电源启动电路，使电源变换效率还不够理想。
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，采用晶体管半桥它励功率变换电路，使之能适用于500伏以下电网。采用了性能稳定的集成脉宽调制器进行脉宽调制，又采用了辅助电源启动电路，使电源变换效率有所提高，达到90％。同时还设有电压、电流负反馈电路，过电压、过电流保护电路，从而提供了一种功能齐全，保护完善的新型电机车直流变换器。
本实用新型的目的是这样实现的由过电流保护电路，过电压抑制电路，辅助电源启动电路(以下简称启动电路)，稳压电路，控制电路，驱动电路，半桥它励功率变换电路(以下简称功率变换电路)，整流滤波电路，电流负反馈电路，电压负反馈及负载电路电连接。当本实用新型出现过流故障，过电流保护电路切断电源。出现过电压故障由过电压抑制电路进行抑制，必免损坏本实用新型电子元器件。本实用新型输出电压、电流，由电压、电流负反馈电路进行调节，使其输出电压稳定。
由于采用上述方案，使其具有电源变换效率高，无噪声，性能稳定，工作可靠，特别是无噪声，电源变换效率高，改善了工人的工作环境及有节约电能的经济效益。
为了便于理解本实用新型的结构原理及实施该实用新型的最佳方式，
以下结合附图对本实用新型进一步说明。
图1为本实用新型外壳结构图图2为本实用新型系统方框图图3为本实用新型电气原理图
图1为本实用新型的外壳结构图。如图所示1.外壳，2.铭牌，3.前灯开关，4.喇叭按纽，5.后灯开关，6.电源插头，7.熔断器，8.负载插头，9.电子元件板，10.变压器。
图2为系统方框图。如图所示系统有过电流保护电路，过电压抑制电路，启动电路，稳压电路，控制电路，驱动电路，功率变换电路，整流滤波电路，电流负反馈电路，电压负反馈及负载电路，上述电路之间顺序电连接。
图3为电气原理图，各部分工作原理如下过电流保护电路电源的短路保护，熔断器RD起过电流保护作用。
过电压抑制电路抑制吸收电网过电压。由受电器L，熔断器RD，电感L1，限流电阻R1，压敏电阻R2，二极管D1，吸收电容C1电连接。当电网由于机车电机反电势造成过电压时，压敏电阻R2放电，电容C1经电感L1，电阻R1充电，在电感L1及电阻R1上流过很大电流，从而产生很大压降，使本实用新型内部电路免遭过电压，当本实用新型外部电源过电压比较严重时，熔断器RD熔断，断开电源。电感L1起增大动态阻抗的作用，二极管D1起电源反接保护的作用。
启动电路启动瞬间由电源向控制电路和驱动电路供电，当本实用新型输出直流电压后，启动电路退出，输出直流电向控制电路和驱动电路自供电。启动电路由电阻R3、R4、R29，三极管BG1，稳压二极管WY1，二极管D2、D16电连接。控制电路及驱动电路自供电，免去了电阻R3上的电能损耗。
稳压电路向控制电路、驱动电路提供稳定的工作电压，由电容C2、C3，集成稳压器U1电连接。
控制电路产生脉冲宽度可调的高频振荡信号，通过驱动电路激励功率变换电路。由脉宽调制器U2，电容C4、C5、C6、C7、C8，电阻R5、R6、R7、R8、R9、R10，电位器W1电连接。脉冲宽度受电压、电流负反馈电路调节。
驱动电路改善控制电路的脉冲振荡信号，向功率变换电路提供较理想的驱动信号。由电阻R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20，二极管D3、D4、D5、D6、D7、D8，三极管BG2、BG3，脉冲变压器B1电连接。
功率变换电路放大控制电路的高频脉冲振荡信号，经过变压器进行电压变换。采用半桥式功率变换电路，每个三极管只承受一半的电源电压，从而更有利于适用电压较高的电网。由三极管BG4、BG5，电阻R21、R22、R25及电容C12、C13、C17，二极管D10、D11，分压电阻R23、R24及电容C15、C16变压器B2，耦合电容C10电连接。
整流滤波电路把功率变换电路输出的高频脉冲电压变换成平滑的直流电压，该电压除了供给负载外还向本机自供电。由整流管D14、D15，过电压吸收电阻R27、R28及电容C19、C20，滤波电感L2及滤波电容C21电连接。
电流负反馈电路与控制电路配合，限制输出电流。由电流互感器HL，电阻R26，整流二极管D12、D13，滤波电容C14，电位器W2电连接。
电压负反馈电路与控制电路配合，自动调节脉冲宽度，起稳定输出电压的作用。由光电耦合器U3，电位器W3，电阻R30、R31、R32、R33电连接。
负载电路本装置的负载。包括照明灯BD1、BD2，电喇叭LB，开关K1、K2，及按钮AN1。
上述各电路按图3顺序进行电连接。
本实用新型的工作过程如下首先把电机车受电器L与架线接触，电机车直流变换器有电工作。经过启动电路在稳压器U1的输入端“1”产生9.6伏直流电压，经过稳压电路稳压后向控制电路和驱动电路供电。
控制电路有电工作后，在脉宽调制器U2的“14”端产生一个5伏基准电压，经过电阻R6、R7分压后，作为电压负反馈和电流负反馈的给定电压。同时电阻R9，电容C8与U2内部电路构成振荡器振荡，在U2的输出端“8”、“11”分别输出高频脉冲信号，该信号经驱动电路驱动功率变换电路进行功率放大，在变压器的输出端输出24伏直流电压，向负载电路供电，照明灯BD1、BD2发光，按动按钮AN1喇叭LB发出声响。
电阻R5，电容C4、C5起抗干扰作用。电位器W1，电阻R8调节死区脉宽间隔。
本实用新型输出的直流电压，还经过电阻R33，电位器W3加到光电耦合器U3的“1”、“2”的输入端。输出电压的波动改变了电阻R33的端电压，经过电阻R31加到脉宽调制器U2的“1”端，通过U2内部调节使其输出脉冲宽度改变，从而稳定本实用新型的输出电压。
本实用新型输出电流的变化，使变压器B2一次电流也变化，该电流通过互感器HL在其二次产生电压，又经过电容C14，电位器W2，二极管D9加到脉宽调制器U2的“16”端，通过U2内部的调节改变其输出脉冲宽度，限制了本实用新型的输出电流。
当电网电压瞬间升高，压敏电阻R2放电，限制了本实用新型的输入电压。同时电阻R1，电容C1还起到过电压吸收的作用，抑制了瞬间过电压。
权利要求1.一种新型电机车直流变换器，采用了晶体管它励功率变换电路，利用脉宽调制器进行脉宽调制，其特征是由过电流保护电路，过电压抑制电路，启动电路，稳压电路，控制电路，驱动电路，功率变换电路，电流负反馈电路，电压负反馈电路顺序电连接。
2.按权利要求1所述的新型电机车直流变换器，其特征是过电压抑制电路由受电器L，熔断器RD，电感L1，限流电阻R1，压敏电阻R2，二极管D1，吸收电容C1电连接。
3.按权利要求1所述的新型电机车直流变换器，其特征是启动电路，由电阻R3、R4、R29，三极管BG1，稳压二极管WY1，二极管D2D16电连接。
4.按权利要求1所述的新型电机车直流变换器，其特征是控制电路由脉宽调制U2，电容C4、C5、C6、C7、C8，电阻R5、R6、R7、R8、R9、R10，电位器W1电连接。
5.按权利要求1所述的新型电机车直流变换器，其特征是驱动电路由电阻R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20，二极管D3、D4、D5、D6、D7、D8，三极管BG2、BG3，脉冲变压器B1电连接。
6.按权利要求1所述的新型电机车直流变换器，其特征是功率变换电路由三极管BG4、BG5，电阻R21、R22、R25及电容C12、C13、C17，二极管D10，D11，分压电阻R23、R24及电容C15、C16，变压器B2，耦合电容C10电连接。
7.按权利要求1所述的新型电机车直流变换器，其特征是电流负反馈电路由电流互感器HL，电阻R26，整流二极管D12、D13，滤波电容C14，电位器W2电连接。
8.按权利要求1所述的新型电机车直流变换器，其特征是电压负反馈电路由光电耦合器U3，电位器W3，电阻R30、R31、R32、R33电连接。
专利摘要新型电机车直流变换器属于一种电机车直流变换电源的改进。这种改进的装置特别实用于作矿山电机车和城市无轨车的照明灯及电喇叭工作电源。主要由过电流保护电路，过电压抑制电路，启动电路，稳压电路，控制电路，驱动电路，功率变换电路，整流滤波电路，电流负反馈电路，电压负反馈及负载电路所组成。该装置具有电源变换效率高，性能稳定，工作可靠，体积小，重量轻，造价低，无噪声，使用方便。尤其是具有节约电能的经济效益。
文档编号B61C3/00GK2207975SQ9421440
公开日1995年9月20日 申请日期1994年6月14日 优先权日1994年6月14日
发明者李孝杰 申请人:李孝杰