一种谐波稳压治理系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种谐波稳压治理系统，其解决了现有稳压器稳压范围窄、反应时间长、不能滤除高次/多次谐波的技术问题，其包括依次顺序连接的浪涌吸收器、滤波器、整流器和逆变器，还包括与整流器、逆变器连接的控制器。本实用新型广泛用于铁路系统中。
【专利说明】一种谐波稳压治理系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种稳压系统，特别是涉及一种谐波稳压治理系统。
【背景技术】
[0002]目前，随着电气化铁路的高速发展，对供电电源的安全可靠性提出了越来越高的要求。因为供电电源电压波动范围大，谐波成分多，干扰强等原因，所以采用稳压器对二次设备进行稳压处理。
[0003]然而，现有的稳压器采用电磁交换，当一个正弦交流电压加在初级线圈两端时，导线中就有交变电流并产生交变磁通，它沿着铁芯穿过初级线圈和次级线圈形成闭合的磁路。现有的稳压器电压稳定范围一般在10%-20%之间，且没有高次或者多次谐波的滤除功能。由于电气化铁路系统的特殊性，308V/220V电压输入端会出现大于或小于输入端电压的50%的端电压和3次、5次、7次、……等高次谐波，现有的稳压器稳压范围窄、反应时间长、不能滤除高次/多次谐波，这样就造成二次控制室交流系统元件烧毁而影响整个铁路系统的正常运行，带来极大的安全隐患。
【发明内容】
[0004]本实用新型就是为了解决现有稳压器稳压范围窄、反应时间长、不能滤除高次/多次谐波的技术问题，提供了一种稳压范围宽、稳压时间长、能够滤除高次/多次谐波的谐波稳压治理系统。
[0005]本实用新型提供的谐波稳压治理系统，包括依次顺序连接的浪涌吸收器、滤波器、整流器和逆变器，还包括 与整流器、逆变器连接的控制器，控制器设有DSP芯片。
[0006]逆变器包括四个功率开关管构成的桥式逆变电路，四个功率开关管分别为第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管、第四功率开关管；
[0007]第一功率开关管的集电极和第二功率开关管的集电极连接，第三功率开关管的发射级和第四功率开关管的发射级连接；第一功率开关管的栅极连接有第一电阻，第二功率开关管的栅极连接有第二电阻，第三功率开关管的栅极连接有第三电阻，第四功率开关管的栅极连接有第四电阻；第一电阻的两端并联有第一二极管，第二电阻两端并联有第二二极管，第三电阻两端并联有第三二极管，第四电阻两端并联有第四二极管；第一电阻的一端与第一功率开关管的发射极之间连接有第五电阻，第二电阻的一端与第二功率开关管的发射极之间连接有第七电阻，第三电阻的一端与第三功率开关管的发射极之间连接有第六电阻，第四电阻的一端与第四功率开关管的发射极之间连接有第八电阻；第六电阻的一端连接有第九电阻；
[0008]第一功率开关管和第三功率开关管之间的连接点与第二功率开关管和第四功率开关管之间的连接点组成了交流输出AC端；第一功率开关管和第三功率开关管之间的连接点通过第一电感和第二电容 连接到第二功率开关管和第四功率开关管之间的连接点，第二电容的两端并联第二电感，第二电感两端并联第三电容，第四电容和第五电容串联后并在第三电容两端。
[0009]本实用新型的有益效果是，使用本系统，使得负载端与市电输入端处于良好的“电隔离”状态，输出波形好、输出电压质量高，即使负载突变也能保持优异的带载特性；可以实现对负载的稳频、稳压供电，真正给用户提供优质的稳压、稳频的纯净正弦波电源，从而提供符合铁路系统需要的电源；保护解决了过电压、欠电压等电压不稳定问题，稳压范围宽、稳压时间长、能够滤除高次/多次谐波。
[0010]本实用新型进一步的特征，将在以下【具体实施方式】的描述中，得以清楚地记载。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型的结构示意图；
[0012]图2是本实用新型的逆变器的电路原理图。
[0013]附图符号说明:
[0014]1.市电，2.浪涌吸收器3.滤波器，4.整流器，5.逆变器，6.负载，7.控制器。VD为整流桥，DC (+/_)为直流输入，AC.交流输出，VTl.第一功率开关管，VT2.第二功率开关管，VT3.第三功率开关管，VT4.第四功率开关管，C1、C2、C3、C4、C5分别为第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容，D1、D2、D3、D4分别为第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管，L1、L2分别为第一电感、第二电感，RU R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9分别为第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻，DRV1、DRV2、DRV3、DRV4为驱动信号。
【具体实施方式】
[0015]如图2所示，本实用新型包括浪涌吸收器2、滤波器3、整流器4、逆变器5和控制器7，吸收器2、滤波器3、整流器4和逆变器5依次顺序连接，控制器7与整流器4、逆变器5连接。
[0016]市电I与浪涌吸收器2的输入端连接，逆变器5的输出端与负载6连接。
[0017]市电I先经过浪涌吸收器2抑制浪涌，再经过滤波器3进行滤波，然后经过整流器4转换为直流电，最后经过逆变器5逆变成正弦波交流电提供给负载6。
[0018]控制器7用于控制整流器4、逆变器5工作，其采用TI公司高性能DSP芯片作为主控芯片，完成电流电压A/D采样、SPWM脉冲波的输出等功能。控制系统与功率器件间采用光纤通讯，具有良好的抗干扰性。普通稳压器无法实现电流电压AD采样、SPWM脉冲波的输出等功能，只是实现简单的电磁交换功能。
[0019]本实用新型使得负载6与市电I输入端处于良好的“电隔离”状态，输出波形好、输出电压质量高，即使负载6突变也能保持优异的带载特性。它可以实现对负载的稳频、稳压供电，真正给用户提供优质的稳压、稳频的纯净正弦波电源，从而提供符合网络系统需要的电源保护。
[0020]整流器4采用二极管和IGBT组合型，整流器4的工作频率高，具有功率因数校正功能，滤波器体积小，嗓声低，可靠性高等特点。
[0021]逆变器5用整流器4输出的直流电能转换为电压和频率都比较稳定的交流电能，其性能的优劣直接影响整套装置的输出性能指标。我们采用的IGBT逆变器工作频率高(20kHz)，滤波器体积小，噪声低，可靠性高。普通稳压器无法实现直流电能转换为交流电能功能。
[0022]如图2所示的逆变器5的电路原理图，该逆变器5是由四个IGBT功率开关管构成的桥式逆变电路，整流器4输出的直流电压，经过第一电容Cl从DC (+/-)输入，经过处理后，转换成交流电AC输出。整流器4包括整流桥VD，经过滤波的市电I通过整流器4整流后再经过逆变器5逆变，最终输出交流电AC。
[0023]四个功率开关分别为第一功率开关管VT1、第二功率开关管VT2、第三功率开关管VT3、第四功率开关管VT4。DC+端与第一功率开关管VTl的集电极和第二功率开关管VT2的集电极连接，DC-端与第三功率开关管VT3的发射级和第四功率开关管VT4发射级连接。第一功率开关管VTl的栅极通过第一电阻Rl连接驱动信号DRVl，第二功率开关管VT2的栅极通过第二电阻R2连接驱动信号DRV2，第三功率开关管VT3的栅极通过第三电阻R3连接驱动信号DRV3，第四功率开关管VT4的栅极通过第四电阻R4连接驱动信号DRV4。第一电阻Rl两端并联有第一二极管D1，第二电阻R2两端并联有第二二极管D2，第三电阻R3两端并联有第三二极管D3，第四电阻R4两端并联有第四二极管D4。第一电阻Rl的一端与第一功率开关管VTl的发射极之间连接有第五电阻R5，第二电阻R2的一端与第二功率开关管VT2的发射极之间连接有第七电阻R7，第三电阻R3的一端与第三功率开关管VT3的发射极之间连接有第六电阻R6，第四电阻R4的一端与第四功率开关管VT4的发射极之间连接有第八电阻R8。第六电阻R6的一端通过第九电阻R9连接到DC-端。
[0024]第一功率开关管VTl和第三功率开关管VT3之间的连接点与第二功率开关管VT2和第四功率开关管VT4之间的连接点组成了交流输出AC。第一功率开关管VTl和第三功率开关管VT3之间的连接点通过第一电感LI和第二电容C2连接到第二功率开关管VT2和第四功率开关管VT4之间的连接点，第二电容C2两端并联第二电感L2，第二电感L2两端并联第三电容C3，第四电容C4和第五电容C5串联后并在第三电容C3两端。
[0025]以上所述仅对本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡是在本实用新型的权利要求限定范围内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种谐波稳压治理系统，其特征在于，包括依次顺序连接的浪涌吸收器、滤波器、整流器和逆变器，还包括与所述整流器、所述逆变器连接的控制器，所述控制器设有DSP芯片; 所述逆变器包括四个功率开关管构成的桥式逆变电路，所述四个功率开关管分别为第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管、第四功率开关管； 所述第一功率开关管的集电极和所述第二功率开关管的集电极连接，所述第三功率开关管的发射级和所述第四功率开关管的发射级连接；所述第一功率开关管的栅极连接有第一电阻，所述第二功率开关管的栅极连接有第二电阻，所述第三功率开关管的栅极连接有第三电阻，所述第四功率开关管的栅极连接有第四电阻；所述第一电阻的两端并联有第一二极管，所述第二电阻两端并联有第二二极管，所述第三电阻两端并联有第三二极管，所述第四电阻两端并联有第四二极管；所述第一电阻的一端与所述第一功率开关管的发射极之间连接有第五电阻，所述第二电阻的一端与所述第二功率开关管的发射极之间连接有第七电阻，所述第三电阻的一端与所述第三功率开关管的发射极之间连接有第六电阻，所述第四电阻的一端与所述第四功率开关管的发射极之间连接有第八电阻；所述第六电阻的一端连接有第九电阻； 所述第一功率开关管和所述第三功率开关管之间的连接点与所述第二功率开关管和所述第四功率开关管之间的连接点组成了交流输出AC端；所述第一功率开关管和所述第三功率开关管之间的连接点通过第一电感和第二电容连接到所述第二功率开关管和所述第四功率开关管之间的连接点，所述第二电容的两端并联第二电感，所述第二电感两端并联第三电容，第四电容和第五电容串联后并在所述第三电容两端。
【文档编号】H02M5/458GK203645550SQ201320782883
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年11月27日 优先权日:2013年11月27日
【发明者】陈明宝, 张帆, 赵立, 张晓辉 申请人:西安合电电气有限公司