城市轨道交通专用直流大电流电源装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于电源技术领域，尤其是涉及一种城市轨道交通专用直流大电流电源装置。本实用新型专利技术中系统模块主要由三相整流滤波电路、高频逆变电路、高频变压器、高频整流滤波电路、低频逆变输出电路、PWM逆变控制电路、稳流稳压控制电路、输出PWM控制电路(即稳流控制电路)、键盘和显示电路及故障保护电路组成。工作时电网三相电源输入经整流滤波电路整流成540V直流，经高频逆变电路逆变成2kHz高频电压，经高频变压器升压，最后二级逆变滤波得到设定的直流或交流方波输出。该城市轨道交通专用直流大电流电源装置在满足直流开关整定检测的要求下，使外形设计更加简单，体积尽可能的小，重量轻便，进而满足移动试验条件。

DC large current power supply special for Urban Rail Transit

The utility model belongs to the technical field of power supply, in particular to a DC large current power supply device specially used for urban rail transit. The utility model in the system module mainly consists of three-phase rectifier filter circuit, inverter circuit, high-frequency transformer, rectifier filter circuit, low frequency inverter output circuit, PWM inverter control circuit, constant current and voltage control circuit, PWM output control circuit (i.e. current control circuit), keyboard and display circuit and fault protection circuit. When the three-phase power supply input through the rectifying filter circuit into 540V DC, the high frequency inverter circuit of inverter 2kHz high frequency voltage by high frequency transformer, the last two level inverter filter set DC or AC square wave output. The special city rail transit DC high current power supply device in DC switch setting meet the detection requirements, make the design more simple, the volume is as small as possible, light weight, and then meet the mobile test conditions.

【技术实现步骤摘要】
城市轨道交通专用直流大电流电源装置
本技术属于电源
，尤其是涉及一种城市轨道交通专用直流大电流电源装置。
技术介绍
在城市轨道交通供电系统中，牵引供电主要采取1500V和750V直流供电。而作为牵引供电线路直流电源的主要保护设备就是带有自动跳闸保护功能的直流快速断路器，即“直流大电流脱扣装置”。它是当供电线路发生故障，快速切断故障线路的关键设备，直流动作电流可达12000A以上，为了保证“直流大电流脱扣装置”动作的准确性，需要对其刻度值进行校验。直流大电流电源就是为其提供所需要的0-15000A的直流大电流。在直流断路器生产厂有固定式直流大电流电源装置，用于直流断路器生产所用。国内市场目前没有针对城市轨道交通专用的、适合移动“直流大电流脱扣装置”专用装置。早在2006年，国内某工厂曾经研制一套《一种直流开关试验装置》，专利号CN200720099539.2，公告号CN201145733，该装置提交用户后，由于重量较重、接线复杂等原因，只能用于工厂车间、试验室，不能满足城市轨道交通沿线的设备调试使用，后续未进入市场。
技术实现思路
为了克服上述不足，根据我国城市轨道交通的自身技术和运营特点，满足携带方便且功能齐全的符合轨道交通工作习惯和要求，本技术提供了一种城市轨道交通专用直流大电流电源装置。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种城市轨道交通专用直流大电流电源装置包含：三项整流滤波电路、高频逆变电路、高频变压器、高频整流滤波电路、PMW稳压稳流控制电路、DSP数字控制装置、监控装置、故障保护装置、散热装置组成。所述高频逆变电路包含高频开关管和高频整流管，采用全桥变换结构，同时采用软开关技术。所述软开关电路中增加谐振电感Lr和谐振电容Cr，与滤波电感L、电容C相比，Lr和Cr的值小得多。同时开关增加了反并联二极管。降压型零电压开关谐振电路中，在开关过程前后引入谐振，使开关开通前电压先降到零，关断前电流先降到零，消除了开关过程中电压、电流的重叠，从而大大减小甚至消除开关损耗，同时，谐振过程限制了开关过程中电压和电流的变化率，使开关噪声减小。软开关技术能够实现功率变换器件的高频化。软开关技术能够实现功率变换器件的高频化。高频开关管采用大功率IGBT模块，以提高电源可靠性，高频整流管采用肖特基整流模块以提高电源的效率。所述高频整流滤波电路的结构设计：工作时电网三相电源输入经整流滤波电路整流成540V直流，经高频逆变电路逆变成2kHz高频电压，经高频变压器降压升流，最后二级逆变滤波得到设定的直流大电流输出。所述稳流稳压控制电路采用PWM控制方式，根据相应载荷的变化来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定。稳流控制电路通过PWM控制电路调节PWM脉冲的占空比，改变高频逆变电路的输出，使电源的输出电流维持不变，达到稳流的目的。所述控制装置采用DSP数字控制装置，DSP芯片是一种性能价格比很好的浮点处理芯片，具有很高的数据处理速度。在程序运行期间，所有的数据都位于其中，从而能够充分发挥总线结构所带来的数据吞吐量大、运算快的优点。在算法实现上，由于采用了浮点计算格式，将使计算精度得到提高；采用编程语言C会使程序编写效率大大改善，这对于需要用复杂算法实现的控制策略来说是很重要的。提供触摸屏面板，便于试验人员操作设备，调整试验参数。直流开关大电流脱扣值校验、开关动作时间测试、分流器及隔离放大器特性试验等数值采集到DSP系统，通过算法计算比较，得到电路是否可靠结论。所述高频逆变电路包含高频开关管和高频整流管，采用全桥变换结构，同时采用软开关技术，以实现大功率低损耗高频逆变。高频开关管采用大功率IGBT模块，以提高电源可靠性，高频整流管采用肖特基整流模块以提高电源的效率。所述故障保护装置在电源有故障发生时，保护电路切断PWM电路的输出及电源输入，使系统得到保护，同时提供相应的故障指示。电源故障分为轻故障和重故障(现场实际存在)，分别传至DSP数字控制系统，可实现故障保护速断。通过触摸屏可控制电源输入前断路器或者PWM电路的输出电路后断路器，并分别记录响应动作时间，判断保护装置的可靠性。所述散热装置主要在于降低散热器的热阻。降低散热器热阻的主要措施：①对散热器进行表面处理，以提高辐射系数；②利用相对较轻的热气流形成的烟囱效应，将散热器垂直安放，垂直安放的散热器热阻比水平安放的散热器热阻降低15％～20％；③在保证一定的空气压力和空气流速的前题下，合理设计散热系统风道的结构，进而改变空气相对于散热器表面的流动方向，在空气流场中引入紊流，以增加系统的对流换热效果。本技术的有益效果是：该城市轨道交通专用直流大电流电源装置在满足直流开关整定检测的要求下，使外形设计更加简单，体积尽可能的小，重量轻便，进而满足移动试验条件。本技术由于采用了结构优化设计和软开关技术，大大减小了装置重量，便于现场移动使用，提高了工作效率。由于体积和重量的减小，一定程度上为整个试验装置节省了成本，降低了现场试验人员的劳动强度，提高试验效率。整机效率达70％以上，功率因数大于0.9；比普通硬开关高频电源节能3％以上，比传统可控硅电源节能15％以上；重量仅为同容量可控硅电源1/4；具有状态监测、多机协同控制等功能。本技术主要用于城市轨道交通DC1500V和DC750V直流开关大电流脱扣值校验、开关动作时间测试、分流器及隔离放大器特性试验等。本是技术具有良好的社会效益和经济效益，符合现在城市轨道交通日新月异的发展趋势，推广应用前景良好。附图说明下面结合附图和实施例对本技术作进一步说明。图1是本技术系统模块示意图，图2是三相整流滤波电路图，图3是高频逆变升压电路图，图4是稳压稳流电路图，图5是DSP数字控制电路图。图中：U是电压，C是电容，R是电阻，D是二极管。具体实施方式本技术中系统模块主要由三相整流滤波电路、高频逆变电路、高频变压器、高频整流滤波电路、低频逆变输出电路、PWM逆变控制电路、稳流稳压控制电路、输出PWM控制电路(即稳流控制电路)、键盘和显示电路及故障保护电路组成。工作时电网三相电源输入经整流滤波电路整流成540V直流，经高频逆变电路逆变成2kHz高频电压，经高频变压器升压，最后二级逆变滤波得到设定的直流或交流方波输出。稳流控制电路通过PWM控制电路调节PWM脉冲的占空比改变高频逆变电路的输出，使电源的输出电压(或电流)维持不变，达到稳流的目的。高频逆变电路采用全桥变换结构，同时采用软开关技术，以实现大功率低损耗高频逆变。高频开关管采用大功率IGBT模块，以提高电源可靠性，高频整流管采用肖特基整流模块以提高电源的效率。当电源有故障发生时，保护电路切断PWM电路的输出及电源输入，使系统得到保护，同时提供相应的故障指示。装置最大输出直流电流确定：根据城市轨道交通直流供电线路的特点，经过实际短路计算，一般进线开关大电流脱扣保护整定值为12000A；馈线开关大电流脱扣保护整定值为8000A，所以，装置最大输出直流电流为15000A，裕度为20％。可根据客户不同需要，通过对显示屏操作，提供不同供电进线开关大电流或馈线开关大电流，智能记录保护本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种城市轨道交通专用直流大电流电源装置，包含：直流电压源、变换器、变压器、软开关电路、整流电路装置、高频逆变电路、稳压稳流控制电路、DSP数字控制装置、监控装置、故障保护装置、逆变输出装置、散热装置组成，其特征在于，所述软开关电路中增加谐振电感Lr和谐振电容Cr，同时开关增加了反并联二极管；所述控制装置采用触摸屏控制面板。

【技术特征摘要】
1.一种城市轨道交通专用直流大电流电源装置，包含：直流电压源、变换器、变压器、软开关电路、整流电路装置、高频逆变电路、稳压稳流控制电路、DSP数字控制装置、监控装置、故障保护装置、逆变输出装置、散热装置组成，其特征在于，所述软开关电路中增加谐振电感Lr和谐振电容Cr，同时开关增加了反并联二极管；所述控制装置采用触摸屏控制面板。2....

【专利技术属性】
技术研发人员：李峰超，杨健，谭福军，
申请(专利权)人：中铁电气化局集团有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11