一种应用于轨道机车的大功率DC/DC变换器制造技术

本发明专利技术请求保护一种应用于轨道机车的大功率DC/DC变换器，属于轨道机车技术领域，包括：大功率IGBT、DSP控制芯片、输入电压电流采集器、零电压驱动器、环境检测装置，其中DSP控制芯片作为控制核心，分别与输入电压电流采集器、零电压驱动器、环境检测装置相连接，所述输入电压电流采集器与大功率IGBT之间连接有牵引电网或充电设备，DC/DC变换器采用大功率IGBT作为主开关管，输入电压电流采集器采集输入、输出电流，大功率IGBT采用零电压开关技术，DSP控制芯片发出控制信号并传输给零电压驱动器、输入电压电流采集器、环境检测装置进行包括数据采集，大功率IGBT的输出端还与能量转换单元、超级电容储能单元进行连接后进行储能。本发明专利技术可以提高轨道机车供电的安全性。本发明专利技术可以提高轨道机车供电的安全性。本发明专利技术可以提高轨道机车供电的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于轨道机车的大功率DC/DC变换器


[0001]本专利技术属于轨道机车供电
，尤其涉及应用于轨道机车的大功率DC/DC变换器。

技术介绍

[0002]现在的节能环保产品中，对于电源的要求主要有：功率密度、使用寿命、充放电所需时间、电源系统成本、以及使用中的安全性等。由于超级电容单体电压过低，为了满足大功率储能系统对于容量及电压的需求，通常将多个超级电容进行串联或并联组合成超级电容组件使用。多个超级电容的串联电性组合将造成电压不均衡，进而导致超级电容发生过充电、过放电、电容过压击穿、或系统失控等问题。并且超级电容的使用寿命、安全性、使用效率都会大受影响。
[0003]对于轨道机车领域，其对于电源的需求很高，不管是城市地铁还是旅游专线，轨道交通领域对机车的供电系统都是要求非常严格的，绝对不允许断电的事故发生，因此车载供电系统的可靠性要求非常高。现有的DC/DC供电结构虽然在安全性方面比较高，但是也存在极端情况下比如地铁内积水很深导致停电的可能性，因此安全性还是有待进一步提高，本专利技术为了进一步提高其电源供电的安全性，通过DC/DC供电结构既能兼容传统的牵引网供电模式，在极端情况下牵引网断电时还可以由储能包供电。也可以直接运行在无网供电的模式下。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种提高供电安全性和稳定性的应用于轨道机车的大功率DC/DC变换器。本专利技术的技术方案如下：一种应用于轨道机车的大功率DC/DC变换器，其包括：大功率IGBT、DSP控制芯片、输入电压电流采集器、零电压驱动器、环境检测装置，其中DSP控制芯片作为控制核心，分别与输入电压电流采集器、零电压驱动器、环境检测装置相连接，所述输入电压电流采集器与大功率IGBT之间连接有牵引电网或充电设备，DC/DC变换器采用大功率IGBT作为主开关管，输入电压电流采集器作为输入、输出电流的采集装置，大功率IGBT采用零电压开关技术，DSP控制芯片发出控制信号并传输给零电压驱动器，通过零电压驱动器进行驱动，DSP控制芯片发出控制信号并传输给输入电压电流采集器进行电压电流的采集，DSP控制芯片发出控制信号并传输给环境检测装置进行包括温度、湿度在内的环境信息的检测，大功率IGBT的输出端还与能量转换单元进行连接，超级电容储能单元进行连接后进行储能。
[0005]进一步的，所述大功率IGBT采用四个IGBT
‑1‑ꢀ
IGBT
‑
4，IGBT
‑
1的发射极与IGBT
‑
2的集电极相连接，所述IGBT
‑
1的发射极与IGBT
‑
2的集电极的中间连线处还与能量转换单元相连接，IGBT
‑
1的基极与IGBT
‑
2的基极相连接后与零电压驱动器进行连接；IGBT
‑
3的发射极与IGBT
‑
4的集电极相连接，所述IGBT
‑
3的发射极与IGBT
‑
4的集电极的中间连线处还与能量转换单元相连接，IGBT
‑
3的基极与IGBT
‑
4的基极相连接后与零电压驱动器进行连接，所
述IGBT
‑
1的集电极与IGBT
‑
3的集电极连接后一路与牵引电网或地面充电设备相连接，另一路还与输入电压电流采集器相连接。
[0006]进一步的，所述输入电压电流采集器采用霍尔传感器。
[0007]进一步的，所述霍尔传感器霍尔传感器分为线型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种，其中开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器，斯密特触发器和输出级组成，它输出数字量，开关型霍尔传感器还有一种特殊的形式，称为锁键型霍尔传感器；线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成，它输出模拟量，线性霍尔传感器又可分为开环式和闭环式，闭环式霍尔传感器又称零磁通霍尔传感器，线性霍尔传感器主要用于交直流电流和电压测量。
[0008]进一步的，所述DSP控制芯片用于对采集到的数据进行运算，执行IGBT控制，系统输出电压控制、充电功率控制、系统热保护、过压过流保护、系统并联控制。
[0009]进一步的，所述DSP控制芯片的型号采用LCMX02
‑
4000HC
‑
4TG1441。
[0010]进一步的，所述零电压驱动器的型号为BD33GA3WEFJ
‑
E2。
[0011]进一步的，所述环境检测装置包括温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、空气质量传感器在内的环境监测传感器。
[0012]进一步的，所述超级电容储能单元包括车载超级电容储能包，主要包括串联在电源端和中间母线端的若干组储能模块,储能模块上均连接双向均压DC
‑
DC变换器,储能模块包括双向直流变换器和超级电容器组。
[0013]进一步的，所述能量转换单元采用的型号为24P2
‑
61
‑
10/4，通过将IGBT的电流输出转换为超级电容的可存储的能量进行储存。
[0014]本专利技术的优点及有益效果如下：本专利技术通过DC/DC变换器采用大功率IGBT作为主开关管，高速DSP控制芯片作为控制核心，电流传感器作为输入、输出电流的采集装置，大功率IGBT采用零电压开关技术，减小开关损耗，提高整机效率，器件可靠性和寿命。DSP控制芯片是DC/DC控制器的大脑，进行所有采集到的数据运算，执行IGBT控制，系统输出电压控制充电功率控制，系统热保护，过压过流保护，系统并联控制等；传感器电路则负责将要采集的电压或者电流等大功率模拟信号转换成计算机能够识别的小功率信号，为系统控制提供运算依据；IGBT部分则是DC/DC实现能量转换核心，通过这一部分电路系统把输入电压转换并稳定在能量包的标准电压。本专利技术DC/DC供电装置既能兼容传统的牵引网供电模式，在极端情况下牵引网断电时还可以由储能包供电。也可以直接运行在无网供电的模式下，进一步提高了机车的供电安全性。
附图说明
[0015]图1是本专利技术提供优选实施例应用于轨道机车的大功率DC/DC变换器的系统应用原理图；图2是本专利技术提供优选实施例大功率DC/DC变换器的电气原理图；图3是DSP芯片端口图；图4是输入电压电流采集器的电路图。
具体实施方式
[0016]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述。所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例。
[0017]本专利技术解决上述技术问题的技术方案是：如图2所示，一种应用于轨道机车的大功率DC/DC变换器，其包括：大功率IGBT、DSP控制芯片、输入电压电流采集器、零电压驱动器、环境检测装置，其中DSP控制芯片作为控制核心，分别与输入电压电流采集器、零电压驱动器、环境检测装置相连接，所述输入电压电流采集器与大功率IGBT之间连接有牵引电网或充电设备本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于轨道机车的大功率DC/DC变换器，其特征在于，包括：大功率IGBT、DSP控制芯片、输入电压电流采集器、零电压驱动器、环境检测装置，其中DSP控制芯片作为控制核心，分别与输入电压电流采集器、零电压驱动器、环境检测装置相连接，所述输入电压电流采集器与大功率IGBT之间连接有牵引电网或充电设备，DC/DC变换器采用大功率IGBT作为主开关管，输入电压电流采集器作为输入、输出电流的采集装置，大功率IGBT采用零电压开关技术，DSP控制芯片发出控制信号并传输给零电压驱动器，通过零电压驱动器进行驱动，DSP控制芯片发出控制信号并传输给输入电压电流采集器进行电压电流的采集，DSP控制芯片发出控制信号并传输给环境检测装置进行包括温度、湿度在内的环境信息的检测，大功率IGBT的输出端还与能量转换单元进行连接，超级电容储能单元进行连接后进行储能。2.根据权利要求1所述的一种应用于轨道机车的大功率DC/DC变换器，其特征在于，所述大功率IGBT采用四个IGBT
‑1‑ꢀ
IGBT
‑
4，IGBT
‑
1的发射极与IGBT
‑
2的集电极相连接，所述IGBT
‑
1的发射极与IGBT
‑
2的集电极的中间连线处还与能量转换单元相连接，IGBT
‑
1的基极与IGBT
‑
2的基极相连接后与零电压驱动器进行连接；IGBT
‑
3的发射极与IGBT
‑
4的集电极相连接，所述IGBT
‑
3的发射极与IGBT
‑
4的集电极的中间连线处还与能量转换单元相连接，IGBT
‑
3的基极与IGBT
‑
4的基极相连接后与零电压驱动器进行连接，所述IGBT
‑
1的集电极与IGBT
‑
3的集电极连接后一路与牵引电网或地面充电设备相连接，另一路还与输入电压电流采集器相连接。3.根据权利要求1或2所述的一种应...

【专利技术属性】
技术研发人员：高达贤，杨志军，熊俊杰，方正，
申请(专利权)人：重庆霍利瓦特储能技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：