专利名称：机车空调电源装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种交直流宽输入、二级(多级)输出的机车变频空调电源。
背景技术：
1、铁路机车空气调节装置(以下简称“机车空调”)已广泛安装使用。由于牵引机车动力分为内燃、电力两大类型，因此为机车空调提供动力的电源参数也不相同。内燃型为直流Iiov电源，电力型为单相交流220V电源。2、机车空调由机车空调机组和机车空调电源组成。机车空调电源的功能是将机车提供的电源转换为符合机车空调机组运行所需的电源(含控制系统)。空调机组是一个热量转移装置。制冷剂通过压缩机、换热器吸收和释放热量。3、由于生产厂家选择压缩机规格不同，对所需电源参数的要求也不同，有三相 380V定频及三相200V变频等等。4、因机车类别不同，空调电源的输出参数不同，致使机车空调电源种类繁多，给运用和日后维修带来极大的困难。空调电源不具备通用性(以下称“兼容性”)是导致运用成本居高不下的根本原因。
实用新型内容本实用新型全兼容机车空调电源，是针对机车空调电源不具备兼容性的问题，经开发研究和现场试用，推出了具备交直流输入和多级输出的RS-IVT新型空调电源。 该电源输入可以是单相交流220V (或396V，以下省略)，也可以是直流IlOV ；输出部分多级可选，电压范围为三相AC55 380V (可调)，频率范围5 110HZ。RS-IVT型电源在输入上兼容了内燃和电力两种不同类型的机车供电电源；输出部分也满足了各种不同型号的压缩机和风机，即兼容性涵盖了各类型的机车和各类型的空调机组。RS-IVT新型电源由下述电路单元组成(以二级输出为例一参见附图)输入整流电路DZ，直流逆变电路IPM1,高频输出选择电路DKdPM1采用三相6单元宽输出时DK可省去)，高频变压器升压电路GB， 双回路高频整流电路⑶乙和⑶Z2,双回连接电路LJ，变频输出电路II3M2,及控制、检测保护电路等。输入整流电路DZ是将引入的AC220V或DCllOV电压，经DZ整流及LC滤波后与逆变电路IBl1相连；逆变电路的输出与选择电路DK的输入端相连，DK输出端与高频变压器 GB输入端相连。GB原边线圈XB1为η匝中间带抽头的绕组，抽头引出可根据实际需要确定。 副边线圈为两个或多个独立的绕组ΧΒ2、Χ ，各为L匝，分别接至高频整流电路⑶Zp OT&。 经高频整流滤波后两路直流电源与连接电路LJ的输入端相连，LJ输出电压接至变频电路 IPM2,经变频滤波后获得空调机组所需的三相电源U、V、W。系统的控制检测和保护功能是通过DSP微机芯片和各式传感装置及驱动控制系统来完成的。本实用新型公开的机车空调电源装置由输入电路、整流电路、逆变电路、升压变比选择电路、高频隔离变压器升压，变压器不同匝比线圈输出高频整流电路、双输出连接电路、变频输出电路和微机控制保护电路组成，输入电路设置电压检测器并与微机连接，整流电路设置电压传感器、逆变电路设置隔离高频变压器原边的选择电路、三相桥式逆变管宽电压输出电路，副边输出高频整流双回连接电路、逆变、变频、调制控制电路均与微机控制、 保护系统连接，微机控制系统还与机车蓄电池电源DCllOV连接。优选的，上述机车空调电源装置还包括有机车交直流输入二级或多级输出空调电源装置，包括输入整流电路、直流逆变电路、高频输出选择电路、高频变压器升压电路，其中，高频输出选择电路为带接点转换装置，其输入端与直流逆变电路输出端相接，高频输出选择电路输出端与高频变压器原边相接，高频变压器原边为三端头或多头绕组，其中三端头为0#、1#、2#，0# 2#间为η匝，0# 1间为m匝绕组，默认情况下高频输出选择电路输入端Ltl与输出端0#直接连接，输入端L1则通过接点与2#端头接通，当微机芯片提供选择指令时，L0与0#连接不变，L1则接通1#，其中n、m分别为绕组的匝数，n、m为大于零的整数。优选的，上述高频变压器为隔离式，铁芯选用非晶材料，副边为两个或多个独立绕组。优选的，上述高频整流具有两个独立电源⑶^和OT&，经高频整流滤波后接至连接电路输入端C、D，Ε、F，连接电路由接点KpK2组成，连接电路的控制系统与DSP相连。
图1是本实用新型的结构示意图；图2是本实用新型的控制电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步描述。本实用新型电源的输入电压为AC220V(允许变化范围AC110 273V)或 0(11(^(允许变化范围为0077￥ 0020(^)。控制电源电压为DCl IOV (输入电压变化范围 DC77 DC137. 5V)。当输入电源接入后，输入电压检测装置TV将检测信号输入至DSP芯片， 判定输入电源的种类及幅值后，执行相应程序。输入电源经整流模块DZ全波整流后，经LC 滤波接至逆变电路IPM1模块输入端Pp K。回路中R1为限流电阻，以减小输入电压上电时对C1的充电电流值。触点K延时闭合短接电阻队，使整流后的输入电压全额加在Pp N1两端。控制芯片DSP在判定输入电压种类及幅值以及电源输出类型后，对选择电路DK及连接电路LJ发出相应指令，通过DK和LJ不同接法的切换，就可以满足不同工况的需要。选择电路是将逆变后高频交流电压经接点连至高频变压器相应的初级线圈XB115 针对本电源的特点，主电路采用高频隔离型变压器进行升压，变压器铁心为非晶材料。初级带抽头线圈是满足宽输入电压而设计的，当输入电压为AC220V时，高频逆变模块的输出端 A、B，通过选择电路DK接到XB1的2#、0#端；当输入电压为DClIOV时，则A、B连接至XB1的 1#、0#端；当IBl1为六单元输出时，则由对各单元开通时间的控制取代DK功能。以上控制均由DSP完成。总之，根据输入电源电压的检测结果，自动选择相应的匝比线圈或各相通断时间，从而实现不同输入电压的兼容。GB次级为双或多绕组线圈XB2和XB3两绕组独立输出经⑶^、⑶&高频整流及LC 滤波后，接至连接电路LJ的输入端(C、D、E、F)。LJ电路有两种或多种连接状态，一种状态是C、D和E、F两输入端通过接点K1进行串联连接，另一种状态是通过接点K2进行并联连接。如需要低压输出，也可将出不经DK直通⑶Z。以上控制由DSP接受设定指令后完成。总之，通过连接电路的不同接法，实现不同输出电压的兼容。连接电路输出端经R4、C4、R5、C5组成的RC网络滤波后作为变频电路主电源，连接到变频模块IPM2的P2A2端。变频电路模块IPM2是六单元智能功率模块，组成三相逆变桥，三桥臂的中点引出线分别为三相交流电压输出端(U、V、W)。六单元控制极连接至变频驱动电路及DSP芯片。DSP根据各部传感器采集到的参数及负载设定的指令，执行其相应的控制程序。在变频电路三相输出端U、V、W串入了三相滤波器LPM，以削弱电流中高次滤波成分，改善电机运行特性。以下是对DSP控制的概述1.电压传感器检测输入电压信号种类及幅值，选择相应的执行程序。向选择电路 DK发出指令，并完成相应选择程序。2.整流电路DZ输出检测正常及设定负载指令后，向连接电路LJ发出准备信号并完成相应转换程序。3.上述电路准备完成后，DSP向IPM1发出工作指令，其控制极经逆变驱动电路由 DSP第一信号管理器通道控制。IMP1由4单元(或6单元)智能功率模块组成。桥臂中点为201(压高频交流输出。4.根据LJ输出端G、H上电压传感器UV反馈信号及设定负载信号，对逆变电路 IMP1实行闭环PWM脉宽调制，以实现逆变控制。5.在连接信号及G、H变频电压信号等采集完成后，DSP按相应程序，由第二信号管理器通道对变频电路IPM2六单元控制极输出PWM控制信号。根据G、H端不同的输入电压， 完成不同电压、不同频率的调制正弦波输出。6.本系统对输入电压、整流电压、变频电压、变频电流、三相输出电流等均设有检测传感器，一旦超过允许的上、下限设定值，DSP即发出停止运行指令并显示相应故障信号。 在本系统中，所有保护参数额定值设定，均遵照TB/T 3141-2006执行，DSP依据设定的运行工况进行控制。以上所述之具体实施方式
为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式
，凡依照本实用新型之形状、结构所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。
权利要求1.一种机车空调电源装置，由输入电路、整流电路、逆变电路、升压变比选择电路、高频隔离变压器升压，变压器不同匝比线圈输出高频整流电路、双输出连接电路、变频输出电路和微机控制保护电路组成，其特征在于输入电路设置电压检测器并与微机连接，整流电路设置电压传感器、逆变电路设置隔离高频变压器原边的选择电路、三相桥式逆变管宽电压输出电路，副边输出高频整流双回连接电路、逆变、变频、调制控制电路均与微机控制、保护系统连接，微机控制系统还与机车蓄电池电源DCl IOV连接。
2.根据权利要求1所述的机车空调电源装置，其特征在于，还包括有机车交直流输入二级或多级输出空调电源装置，包括输入整流电路、直流逆变电路、高频输出选择电路、高频变压器升压电路，其中，高频输出选择电路为带接点转换装置，其输入端与直流逆变电路输出端相接，高频输出选择电路输出端与高频变压器原边相接，高频变压器原边为三端头或多头绕组，其中三端头为0#、1#、2#，0# 2#间为η匝，0# 1间为m匝绕组，默认情况下高频输出选择电路输入端Ltl与输出端0#直接连接，输入端L1则通过接点与2#端头接通，当微机芯片提供选择指令时，L0与0#连接不变，L1则接通1#，其中n、m分别为绕组的匝数，n、m 为大于零的整数。
3.根据权利要求2所述的机车空调电源装置，其特征是，所述高频变压器为隔离式，铁芯选用非晶材料，副边为两个或多个独立绕组。
4.根据权利要求2所述的机车空调电源装置，其特征是，高频整流具有两个独立电源 OTZ1和⑶Z2,经高频整流滤波后接至连接电路输入端C、D，E、F，连接电路由接点KpK2组成， 连接电路的控制系统与DSP相连。
专利摘要本实用新型机车空调电源装置可满足不同输入电压(AC220V、DC70～110V)和不同输出电压(三相AC55～380V，5～110HZ)的系统要求，兼容及涵盖了目前我国铁路运行中的空调电源的制式和功能。本装置由输入电路，整流电路，逆变电路，选择电路，隔离升压，输出连接，变频电路，微机控制，保护电路等组成。选择功能强大的DSP TMS320为主控芯片，其双回路的控制信号管理器，使逆变、变频集于一芯，简化和提升了控制系统的可靠性。利用原、副边线圈匝比变化和逆变管开通时间变化，实现了空调电源对不同输入电压的兼容和宽电压输出。系统保护通过软件的设置不同，由一套检测装置来完成不同工况运行下的检测保护，简化了电源，缩小了体积，便利了维修。
文档编号H02M7/5387GK202153712SQ20112023614
公开日2012年2月29日 申请日期2011年7月6日 优先权日2011年7月6日
发明者余祖斌, 熊成勇, 胡以迪, 胡是炎 申请人:武汉润通迈达高新技术产品有限公司