专利名称：用于电气化铁路的交直交站用电源的制作方法
用于电气化铁路的交直交站用电源一、 技术领域本实用新型涉及一种交直交电源，尤其是用于电气化铁路的交直交站用电源。二、 背景技术在对电气化铁路半闭塞区段车站进行的供电技术改造中，以及电气化铁路全闭塞 区段车站供电系统中，为保障车站信号、通讯系统等负荷的不间断可靠供电，需要可 从牵引网直接取电，也可从蓄电池组取电的电源供电装置。该电源供电装置应当具有 高的可靠性，以及大的电气容量和长时断网供电能力，在为铁路提速提供技术支持的 同时，节约用电成本。在边远山区供电欠发达区段，还可以为车站提供生活用电。因 而，作为一种通用工业产品，节能、安全可靠、高工作效率和低成本是设计的要点。 传统工作用的站用电源，内部采用大量大功率按钮、开关、继电器，生产成本高，体 积大，重量重，可靠性差，而且用户界面粗糙，操作不方便。三、 发明内容本发明的目的是提供一种适用于电气化铁路的交直交站用电源。 为了解决现有技术中出现的问题，本发明提出一种技术方案适用于电气化铁路 的交直交站用电源，包括输入单元l、第一功率变换单元2、第二功率变换单元3、 第三功率变换单元4、第四PIC控制器5、显示界面6和用户手动输入单元7，其中， 输入单元1包括整流单元l一l和继电器切换电路1_2，是将外界牵引网电压Uil接整 流单元l一l的输入侧，整流单元1_1的输出侧接继电器切换电路1_2的输入侧，继电 器切换电路l一2的另一输入侧接外界蓄电池组电压Ui2，继电器切换电路的输出电压 Ui3同时接第一直直变换电路的输入侧2—1、第二直直变换电路的输入侧3—1和第三 直直变换电路的输入侧4_1;第一功率变换单元包括第一直直变换电路2—1、第一直 交变换电路2一2和第一 PIC控制器2—3，是将第一直直变换电路的电压输出Udl接第 一直交变换电路2_2，第一直直变换电路的采样输出mll接第一PIC控制器2一3，第 一直交变换电路的电压输出Uol接外界负载，第一直交变换电路的采样输出m12接 第一 PIC控制器2—3，第一 PIC控制器的驱动输出vll接第一直直变换电路2_1,第一 PIC控制器2_3的另一驱动输出v12接第一直交变换电路2—2;第二功率变换单元 包括第二直直变换电路3_1、第二直交变换电路3_2和第二？1(:控制器3—3，是将第 二直直变换电路的电压输出Ud2接第二直交变换电路3—2,第二直直变换电路的采样 输出m21接第二 PIC控制器3—3,第二直交变换电路的电压输出Uo2接外界负载， 第二直交变换电路的采样输出m22接第二 PIC控制器3_3，第二 PIC控制器的驱动 输出v21接第二直直变换电路3_1，第二 PIC控制器3—3的另一驱动输出v22接第二 直交变换电路3—2;第三功率变换单元包括第三直直变换电路4一1、第三直交变换电 路4_2和第三PIC控制器4—3，是将第三直直变换电路的电压输出Ud3接第三直交变 换电路4一2，第三直直变换电路的采样输出m31接第三PIC控制器4一3，第三直交变 换电路的电压输出Uo3接外界负载，第三直交变换电路的采样输出m32接第三PIC 控制器4一3，第三PIC控制器的驱动输出v31接第三直直变换电路4J，第三PIC控 制器4一3的另一驱动输出^32接第三直交变换电路4_2;继电器切换电路1—2、第一 PIC控制器2—3、第二PIC控制器3—3、第三PIC控制器4—3、显示界面6和用户输 入单元7同时和第四PIC控制器5连接。本发明的交直交站用电源，采用了模块化和多核的设计思想。第一功率变换单元 2、第二功率变换单元3和第三功率变换单元4是三个独立的功能模块，包含自己的直 直变换电路和直交变换电路，以及PIC控制器来实现闭环PWM调节、驱动和保护等功 能，分别得到A、 B、 C三相稳定的交流市电输出。本发明的交直交站用电源包含第四 PIC控制器5来实现整体控制同第一 1<:控制器2_3、第二？1(:控制器3_3、第三PIC控 制器4—3进行通讯，设置第一功率变换单元2、第二功率变换单元3和第三功率变换单 元4电压闭环调节所必需的三相基准相位，根据接收到的第一PIC控制器2—3、第二PIC 控制器3—3和第三PIC控制器4一3采集并发送的各功率变换单元的电气信号，完成参数 显示6或继电保护功能；第四PIC控制器5根据用户手动输入单元7输出的用户设置，进 行继电动作，控制继电器切换电路1一2切换，选择从外界牵引电网还是蓄电池取电。有益效果本发明是一种用于电气化铁路的交直交站用电源，具有如下优点(1)模块设计思想，各功率模块通用性好易维护，由于总功率由各模块一起承担，使得单 个模块主电路可以使用低功率等级的器件，整合效果可降低系统成本，且发热点分布更合理，散热良好；系统稳定性提高；(2)多核设计思想使得系统功能完备，性能优 良，各核并行处理，使系统处理速度加倍；各控制核芯片分担部分功能，针对性强， 芯片资源得到充分利用，并且控制核选用低廉的数字处理芯片即可，无需采用价格高昂的高端芯片，整体效果仍然降低了成本。四
图1是本发明的适用于用于电气化铁路的交直交站用电源结构示意图； 图2是本发明的适用于电气化铁路的交直交站用电源中第一 PIC控制器软件主 中断程序流程；图3是本发明的适用于电气化铁路的交直交站用电源中第四PIC控制器软件流程。五具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明创造作进一步说明如图1所示，本实施例的适用于电气化铁路的交直交站用电源，包括输入单元l、 第一功率变换单元2、第二功率变换单元3、第三功率变换单元4、第四PIC控制器5、 显示界面6和用户手动输入单元7，其中，输入单元l包括整流单元l一l和继电器切换电 路1—2，是将外界牵引网电压Uil接整流单元1—l的输入侧，整流单元1_1的输出侧接继 电器切换电路1—2的输入侧，继电器切换电路1—2的另一输入侧接外界蓄电池组电压 Ui2，继电器切换电路的输出电压Ui3同时接第一直直变换电路的输入侧2一l、第二直 直变换电路的输入侧3_1和第三直直变换电路的输入侧4_1;第一功率变换单元包括第 一直直变换电路2一1、第一直交变换电路2—2和第一PIC控制器2—3，是将第一直直变换 电路的电压输出Udl接第一直交变换电路2—2，第一直直变换电路的采样输出mll接第 一PIC控制器2—3，第一直交变换电路的电压输出Uol接外界负载，第一直交变换电路 的采样输出ml2接第一PIC控制器2一3，第一PIC控制器的驱动输出vll接第一直直变换 电路2—1，第一PIC控制器2—3的另一驱动输出vl2接第一直交变换电路2—2;第二功率 变换单元包括第二直直变换电路3—1、第二直交变换电路3_2和第二 1(:控制器3—3，是 将第二直直变换电路的电压输出Ud2接第二直交变换电路3一2，第二直直变换电路的 采样输出m21接第二PIC控制器3—3，第二直交变换电路的电压输出Uo2接外界负载， 第二直交变换电路的采样输出1 22接第二 1(:控制器3_3，第二PIC控制器的驱动输出 v21接第二直直变换电路3—1,第二PIC控制器3—3的另一驱动输出v22接第二直交变换 电路3—2;第三功率变换单元包括第三直直变换电路4_1、第三直交变换电路4_2和第 三PIC控制器4—3，是将第三直直变换电路的电压输出Ud3接第三直交变换电路4—2, 第三直直变换电路的采样输出m31接第三PIC控制器4—3,第三直交变换电路的电压输 出Uo3接外界负载，第三直交变换电路的采样输出m32接第三PIC控制器4 3，第三PIC控制器的驱动输出v31接第三直直变换电路4—1，第三PIC控制器4—3的另一驱动输出 ^2接第三直交变换电路4_2;继电器切换电路1—2、第一PIC控制器2—3、第二PIC控制 器3—3、第三PIC控制器4—3、显示界面6和用户输入单元7同时和第四PIC控制器5连接。如图2所示，第一 PIC控制器2—1控制第一功率变换单元2完成功率变换功能， 将输入单元给出的直流输入电压Ui3转换成单相交流市电输出，首先控制第一直直变 换电路将输入电压Ui3转变为稳定的直流母线电压Udl，是通过采样第一直直变换电 路2J的电气参数m11，将直流母线电压Udl的值和设定基准相比较，经数字PI算 法运算得到第一直直变换电路的驱动占空比大小，将驱动信号vll送第一直直变换电 路2一1的驱动电路，通过调节占空比使得直流母线电压Udl稳定在设定值；然后控 制第一直交变换电路2—2将直流母线电压Udl逆变为一相稳定的交流市电Uol输出， 是接受第四PIC控制器发出的本相交流输出电压相位信号，调节本相正弦表的起始位 置，采样第一直交变换电路2_2的电气参数11112，将本相交流输出电压Uol的值和 本相正弦表相比较，经数字PI算法运算得到第一直交变换电路的驱动占空比大小， 将驱动信号v12送第一直交变换电路2_2的驱动电路，通过调节占空比使得本相交流 输出电压Uol稳定在设定值；第一 PIC控制器2—1还根据采样到的第一直直变换电 路2一1的电气参数mil和第一直交变换电路2—2的电气参数m12，来完成本相保护 功能，包括输入过、欠压保护，直流母线过、欠压保护，输出过压保护，输入过流保 护等；第一 pic控制器2_1还将本相电气参数送第四pic控制器5;第一 pic控制器 2—1将本相是否正常工作通知第四PIC控制器5。第二 PIC控制器3—1程序流程同第一 PIC控制器程序流程相同，仅控制对象变 为第二功率变换单元3。第三PIC控制器4_1程序流程同第一 PIC控制器程序流程相同，仅控制对象变 为第三功率变换单元4。如图3所示，第四PIC控制器5根据用户手动输入单元7输出的用户设置，进 行继电动作，控制继电器切换电路1_2切换，选择从外界牵引电网还是蓄电池取电； 第四PIC控制器5发送指令到第一PIC控制器2—3、第二PIC控制器3—3、第三PIC 控制器4—3，设置第一功率变换单元2、第二功率变换单元3和第三功率变换单元4 电压闭环调节所必需的三相基准相位;接收第一 PIC控制器2—3、第二 PIC控制器3—3 和第三PIC控制器4—3采集并发送的各功率变换单元的电气信号，控制显示界面6 完成参数显示；若接收到第一 PIC控制器2—3、第二 PIC控制器3一3或第三PIC控制器4—3发送来的保护信号，控制继电器切换电路1—2进行断电保护，并在显示界面6 显示故障保护信息。虽然本实用新型已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本实用新型, 任何熟悉此技艺者，在不脱离本实用新型之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰， 因此本实用新型的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。
权利要求
1、一种适用于电气化铁路的交直交站用电源，其特征在于，包括输入单元(1)、第一功率变换单元(2)、第二功率变换单元(3)、第三功率变换单元(4)、第四PIC控制器(5)、显示界面(6)和用户手动输入单元(7)，其中，输入单元(1)包括整流单元(1_1)和继电器切换电路(1_2)，是将外界牵引网电压(Ui1)接整流单元(1_1)的输入侧，整流单元(1_1)的输出侧接继电器切换电路(1_2)的输入侧，继电器切换电路(1_2)的另一输入侧接外界蓄电池组电压(Ui2)，继电器切换电路的输出电压(Ui3)同时接第一直直变换电路的输入侧(2_1)、第二直直变换电路的输入侧(3_1)和第三直直变换电路的输入侧(4_1)；第一功率变换单元包括第一直直变换电路(2_1)、第一直交变换电路(2_2)和第一PIC控制器(2_3)，是将第一直直变换电路的电压输出(Ud1)接第一直交变换电路(2_2)，第一直直变换电路的采样输出(m11)接第一PIC控制器(2_3)，第一直交变换电路的电压输出(Uo1)接外界负载，第一直交变换电路的采样输出(m12)接第一PIC控制器(2_3)，第一PIC控制器的驱动输出(v11)接第一直直变换电路(2_1)，第一PIC控制器(2_3)的另一驱动输出(v12)接第一直交变换电路(2_2)；第二功率变换单元包括第二直直变换电路(3_1)、第二直交变换电路(3_2)和第二PIC控制器(3_3)，是将第二直直变换电路的电压输出(Ud2)接第二直交变换电路(3_2)，第二直直变换电路的采样输出(m21)接第二PIC控制器(3_3)，第二直交变换电路的电压输出(Uo2)接外界负载，第二直交变换电路的采样输出(m22)接第二PIC控制器(3_3)，第二PIC控制器的驱动输出(v21)接第二直直变换电路(3_1)，第二PIC控制器(3_3)的另一驱动输出(v22)接第二直交变换电路(3_2)；第三功率变换单元包括第三直直变换电路(4_1)、第三直交变换电路(4_2)和第三PIC控制器(4_3)，是将第三直直变换电路的电压输出(Ud3)接第三直交变换电路(4_2)，第三直直变换电路的采样输出(m31)接第三PIC控制器(4_3)，第三直交变换电路的电压输出(Uo3)接外界负载，第三直交变换电路的采样输出(m32)接第三PIC控制器(4_3)，第三PIC控制器的驱动输出(v31)接第三直直变换电路(4_1)，第三PIC控制器(4_3)的另一驱动输出(v32)接第三直交变换电路(4_2)；继电器切换电路(1_2)、第一PIC控制器(2_3)、第二PIC控制器(3_3)、第三PIC控制器(4_3)、显示界面(6)和用户手动输入单元(7)同时和第四PIC控制器(5)连接。
2、 根据权利要求l所述的交直交站用电源，其特征在于，第一功率变换单元(2)、 第二功率变换单元(3)和第三功率变换单元(4)是三个独立的功能模块单元，包含自己的直直变换电路和直交变换电路，以及PIC控制器来实现闭环PWM调节、驱动和 保护，分别得到A、 B、 C三相稳定的交流市电输出。
3、根据权利要求l所述的交直交站用电源，其特征在于，第四PIC控制器(5)来 实现整体控制同第一PIC控制器(2—3)、第二PIC控制器(3—3)、第三？1(3控制器(4_3) 进行通讯，设置第一功率变换单元(2)、第二功率变换单元(3)和第三功率变换单 元(4)电压闭环调节所必需的三相基准相位。
全文摘要
本发明公开了一种适用于电气化铁路的交直交站用电源，包括输入单元、第一功率变换单元、第二功率变换单元、第三功率变换单元、第四PIC控制器、显示界面和用户手动输入单元。具有如下优点模块设计使得各功率模块通用性好易维护，单个模块主电路可使用低功率等级的器件，降低系统成本，且散热良好；系统稳定性提高；多核设计思想使得系统功能完备，性能优良，各核并行处理，使系统处理速度加倍；各控制核芯片资源得到充分利用，且选用低廉的数字处理芯片即可，整体成本低。
文档编号H02M5/44GK101247052SQ200810019789
公开日2008年8月20日 申请日期2008年3月14日 优先权日2008年3月14日
发明者张海波 申请人:张海波