一种基于DSP的列车发电机励磁斩波器制造技术

本发明专利技术提供了一种基于DSP的列车发电机励磁斩波器，包括采样电路、控制信号输入电路、DSP处理器、PWM隔离电路、功率主电路和电源；所述的采样电路和控制信号输入电路均与DSP处理器的输入端连接，PWM隔离电路与DSP处理器的输出端连接，PWM隔离电路与功率主电路连接，所述的电源分别为采样电路、控制信号输入电路、DSP处理器及PWM隔离电路供电；本发明专利技术稳态精度高，动态响应快，具有完善的故障保护功能。

A DSP based excitation chopper for train generator

The invention provides a train generator excitation chopper based on DSP, including sampling circuit, a control signal input circuit, DSP processor, PWM isolation circuit, power circuit and power supply; the sampling circuit and a control signal input circuit are connected with the input end of the output of the DSP processor, PWM isolation circuit and DSP processor end connection, PWM main circuit isolation circuit is connected with the power, the power supply respectively sampling circuit, a control signal input circuit, DSP processor and PWM isolation circuit steady-state power supply; the invention has high precision, fast dynamic response, has perfect fault protection function.

【技术实现步骤摘要】
一种基于DSP的列车发电机励磁斩波器
本专利技术属于电车设备领域，尤其是涉及一种基于DSP的列车发电机励磁斩波器。
技术介绍
电力传动内燃机车一般通过柴油发电机组提供传动所需电能。柴油机是整个发电系统的动力核心，是柴油发电机组的第一级能量转化装置，是将化学能转换为机械能的关键设备。同步发电机是发电机机组的第二级能量转化装置，负责将机械能转换为电能。为了保证同步发电机输出稳定的电能，需要改善发电机励磁控制系统的性能，同步发电机励磁控制系统一方面用于向发电机的磁场绕组提供直流电流，建立直流磁场，另一方面可以在同步电机正常运行或发生事故时调节励磁电流，以满足运行的需要。所以励磁系统是同步发电机的重要组成部分，对发电机的运行可靠性、经济性等有直接的影响。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种稳定精度高、动态响应快和具备完善的故障保护功能的基于DSP的列车发电机励磁斩波器。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种基于DSP的列车发电机励磁斩波器，包括采样电路、控制信号输入电路、DSP处理器、PWM隔离电路、功率主电路和电源；所述的采样电路和控制信号输入电路均与DSP处理器的输入端电连接，DSP处理器的输出端与PWM隔离电路电连接，PWM隔离电路与功率主电路电连接；所述的电源分别为采样电路、控制信号输入电路、DSP处理器及PWM隔离电路供电。进一步的，所述的PWM隔离电路包括驱动增强模块和光耦隔离电路，DSP处理器、驱动增强模块和光耦隔离电路依次连接。进一步的，所述的驱动增强模块为74HCT245D数字集成电路。进一步的，所述的功率主电路包括IPM智能功率模块、三相交流源和三相不可控整流桥，IPM智能功率模块分别与三相不可控整流桥和光耦隔离电路连接，三相不可控整流桥与三相交流源连接。进一步的，所述的IPM智能功率模块，包括两个IGBT管、门极驱动电路和保护电路，所述的第一IGBT管的一端与第二IGBT管的一端半桥连接，第一IGBT的另一端、第二IGBT的另一端分别与门极驱动电路耦接，门极驱动电路与保护电路连接。进一步的，所述的控制信号输入电路与DSP处理器之间还连接有一光耦电阻，所述的光耦电阻用于电气隔离。进一步的，所述的DSP处理器上耦接一A/D转换模块，AD转换模块分别与采样电路连接。进一步的，所述的A/D转换模块与采样电路之间还设有调理电路，所述的调理电路包括滤波电路、放大电路和限幅电路，所述的滤波电路、放大电路和限幅电路依次连接。进一步的，所述的限幅电路包括双二极管，所述的双二极管与放大电路的输出端连接，所述的双二极管用于限制输入电压的幅值。进一步的，所述的采样电路包括电压传感器和电流传感器。相对于现有技术，本专利技术所述的一种基于DSP的列车发电机励磁斩波器具有以下优势：本专利技术用于额定电压400V的列车同步发电机有刷励磁系统；可以实现同步发电机机端电压自动调节，可以适用于他励和自励系统。本专利技术稳态精度高，动态响应快，具有完善的故障保护功能。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例所述的结构示意图；图2为本专利技术实施例所述的功率主电路图；图3为本专利技术实施例所述的PWM隔离电路图；图4为本专利技术实施例所述的数字量输入电路图；图5为本专利技术实施例所述的模拟量输入电路图；图6为本专利技术实施例所述的励磁斩波器系统示意图图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。如图1所示，一种基于DSP的列车发电机励磁斩波器，包括采样电路、控制信号输入电路、DSP处理器、PWM隔离电路、功率主电路和电源；所述的采样电路和控制信号输入电路均与DSP处理器的输入端电连接，DSP处理器的输出端与PWM隔离电路电连接，PWM隔离电路与功率主电路电连接；所述的电源分别为采样电路、控制信号输入电路、DSP处理器及PWM隔离电路供电。所述的PWM隔离电路包括驱动增强模块和光耦隔离电路，DSP处理器、驱动增强模块和光耦隔离电路依次连接。所述的驱动增强模块为74HCT245D数字集成电路。所述的功率主电路包括IPM智能功率模块、三相交流源和三相不可控整流桥，IPM智能功率模块分别与三相不可控整流桥和光耦隔离电路连接，三相不可控整流桥与三相交流源连接。所述的IPM智能功率模块，包括两个IGBT管、门极驱动电路和保护电路，所述的第一IGBT管的一端与第二IGBT管的一端半桥连接，第一IGBT的另一端、第二IGBT的另一端分别与门极驱动电路耦接，门极驱动电路与保护电路连接。所述的控制信号输入电路与DSP处理器之间还连接有一光耦电阻，所述的光耦电阻用于电气隔离。所述的DSP处理器上耦接一A/D转换模块，AD转换模块分别与采样电路连接。所述的A/D转换模块与采样电路之间还设有调理电路，所述的调理电路包括滤波电路、放大电路和限幅电路，所述的滤波电路、放大电路和限幅电路依次连接。所述的限幅电路包括双二极管，所述的双二极管与放大电路的输出端连接，所述的双二极管用于限制输入电压的幅值。所述的采样电路包括电压传感器和电流传感器。具体的实施方案：本专利技术的功率部分主要为PWM隔离电路和功率主电路；控制部分以DSP为核心，再加上采样电路、信号输入电路；控制电源需要为控制部分和PWM驱动电路供电。如图2所示，所述的功率主电路由220V三相交流供电，额定励磁电压32V，额定励磁电流140A，最大励磁电流160A。考虑到DC-DC部分电压变比，三相整流桥电流可小于励磁电流，因此选用IXYS公司VUE130-06NO7型三相不可控整流桥，其额定电压600V，额定电流130A。所述的IPM模块，内置半桥连接的两个IGBT及其门极驱动和保护电路，每个IGBT反并联一个续流二极管。在本励磁斩波器中，只控制第二个IGBT，第一个IGBT不提供控制电压，放置不用。励磁斩波器功率主电路如图6所示，三相交流输入经不可控整流并滤波后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于DSP的列车发电机励磁斩波器，其特征在于：包括采样电路、控制信号输入电路、DSP处理器、PWM隔离电路、功率主电路和电源；所述的采样电路和控制信号输入电路均与DSP处理器的输入端电连接，DSP处理器的输出端与PWM隔离电路电连接，PWM隔离电路与功率主电路电连接；所述的电源分别为采样电路、控制信号输入电路、DSP处理器及PWM隔离电路供电交流。

【技术特征摘要】
1.一种基于DSP的列车发电机励磁斩波器，其特征在于：包括采样电路、控制信号输入电路、DSP处理器、PWM隔离电路、功率主电路和电源；所述的采样电路和控制信号输入电路均与DSP处理器的输入端电连接，DSP处理器的输出端与PWM隔离电路电连接，PWM隔离电路与功率主电路电连接；所述的电源分别为采样电路、控制信号输入电路、DSP处理器及PWM隔离电路供电交流。2.根据权利要求1所述的一种基于DSP的列车发电机励磁斩波器，其特征在于：所述的PWM隔离电路包括驱动增强模块和光耦隔离电路，DSP处理器、驱动增强模块和光耦隔离电路依次连接。3.根据权利要求2所述的一种基于DSP的列车发电机励磁斩波器，其特征在于：所述的驱动增强模块为74HCT245D数字集成电路。4.根据权利要求1或2所述的一种基于DSP的列车发电机励磁斩波器，其特征在于：所述的功率主电路包括IPM智能功率模块、三相交流源和三相不可控整流桥，IPM智能功率模块分别与三相不可控整流桥和光耦隔离电路连接，三相不可控整流桥与三相交流源连接。5.根据权利要求4所述的一种基于DSP的列车发电机励磁斩波器，其特征在于：所述的IPM智能功率模块，...

【专利技术属性】
技术研发人员：岑英杰，李凤得，崔一鸣，李阳，张超，吴迪，孙雷，
申请(专利权)人：天津电力机车有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12