铁路用并联逆变电源系统技术方案

铁路用并联逆变电源系统，主控制模块和辅助控制模块的电源端和直流电源相连，其输出端分别连接第一开关和第二开关；第一开关和第二开关的另一端都与控制总线相连，分别用于控制主控制模块和辅助控制模块与控制总线的通断；至少两个逆变模块组的电源端和直流电源相连，其控制端和控制总线相连，其输出端分别通过相应的输出总线与负载相连。本发明专利技术系统采用具有Ｎ＋１或Ｎ＋Ｘ容错功能的并联逆变电源，是模块化逆变电源运用于电气化铁路的先例，解决了电气化铁路对高品质，低故障率电源的需求；可根据用户的需要配置容量；可进行热插拔操作，系统的故障率大大降低。

【技术实现步骤摘要】
专利说明铁路用并联逆变电源系统 本专利技术涉及供电设备领域，特别涉及一种铁路用并联逆变电源系统。随着我国铁路电气化区段越来越多的开通，对电源的需求也越来越大，目前我国电气化铁路利用的电源主要有两种；在铁路系统应用的25Hz90度相位差电源，利用铁磁谐振原理，田字型铁芯结构，产生25Hz双路交流电源；一路用于轨道信号负载，另一路用于局部负载。两路电源避免产生干扰，采用90度相位差变换方式运行，存在着体积大，效率低，波形畸变，启动冲击电流大的缺点。随着现代数字控制技术的发展和电力电子功率器件的广泛应用，采用SPWM高频脉宽调制技术和高速功率模块(MOS、IGBT、)驱动技术，开发生产的新型25Hz分频电源；具有体积小、效率高、波形纯正的特点。但由于是单模块结构，不能满足铁路系统对高可靠性、低故障率的电源的要求，并且存在增容困难，对以后的发展不能起到积极的作用。本专利技术提供了一种铁路用并联逆变电源系统，可以克服现有技术中铁路系统电源的可靠性低、增容困难等的缺陷。铁路用并联逆变电源系统，包括主控制模块、至少两个逆变模块组、控制总线以及和所述逆变模块组数目相同的至少两组输出总线，还包括辅助控制模块、第一开关和第二开关；所述主控制模块和辅助控制模块的电源端和直流电源相连，其输出端分别连接第一开关和第二开关；所述第一开关和第二开关的另一端都与控制总线相连，分别用于控制所述主控制模块和辅助控制模块与控制总线的通断；所述至少两个逆变模块组的电源端和直流电源相连，其控制端和控制总线相连，其输出端分别通过相应的输出总线与负载相连。还包括切换控制电路，连接于主控制模块和辅助控制模块之间，通过控制第一开关和第二开关的通断来完成主控制模块和辅助控制模块之间的切换。所述每个逆变模块组都包括结构相同的数个具瞬时电压控制形态的逆变器和一均流总线，所述数个逆变器通过均流总线并联连接，其输出通过相应的输出总线输出至负载。所述主控制模块和辅助控制模块的结构相同。所述主控制模块包括第一辅助电源电路，用于将外接直流电转换为检测信号处理电路和中央处理器电路等内部电路需要的不同等级的控制电压；检测信号处理电路，用于将输入的检测信号转换成中央处理器电路可以识别的数字检测信号；中央处理器电路，用于对输入的数字检测信号进行处理后输出模块控制信号、正弦波脉宽调制控制信号和控制信号；正弦波脉宽调制电路，用于根据中央处理器电路的正弦波脉宽调制控制信号产生正弦波脉宽调制信号。所述主控制模块中还包括通讯接口电路和显示及开关信号电路；所述通讯接口电路用于提供中央处理器电路和上位机通信的接口，以完成中央处理器电路和上位机的通讯功能；显示及开关信号电路用于提供一供用户扩展系统的接点信号。所述逆变器包括第二辅助电源电路，用于将外接直流电转换为PWM调制电路等内部电路需要的不同等级的控制电压，控制其和外电路连接的开关信号为模块控制信号；PWM调制电路，用于产生DC/DC变换电路所需的PWM信号；DC/DC变换电路，用于将外接直流电转换为DC/AC逆变电路所需的直流电；DC/AC逆变电路，用于将输入的直流电转换成负载所需的交流电，其完成转换所需的控制信号为所述正弦波脉宽调制信号。所述逆变器还包括电压控制电路，用于对输入其的各种信号进行处理，输出一电压控制信号来控制所述PWM调制电路产生合适宽度的PWM信号，输出一模块状态信号到主控制模块或辅助控制模块，输出一电源控制信号到第二辅助电源电路来控制其发出的基准电压大小；电压回馈电路，其输入端连接DC/DC变换电路的输出端，其输出端连接电压控制电路的输入端；第一电流回馈电路，其输入端连接DC/DC变换电路的输出端，其输出端连接第一运算电路的输入端；第一运算电路，其输出端连接电压控制电路的输入端；第二电流回馈电路，其输入端连接DC/AC逆变电路的输出端，其输出端连接第二运算电路的输入端；第二运算电路，其输出端连接电压设定电路的输入端；电压设定电路，其输出端连接电压控制电路的输入端；所述均流总线连接于电压设定电路的输入端。所述逆变器还包括逆变器散热模块，其电源端连接所述第二辅助电源电路，其输出作为检测信号的一种输出到控制总线上。所述第一开关为第一继电器，第二开关为第二继电器；所述切换控制电路通过控制继电器线圈中的电流来控制第一开关和第二开关的通断。本专利技术系统采用具有N+1(或N+X)容错功能的并联逆变电源，在正常运行中，如果因故造成个别模块出故障，系统会自动将有故障的模块“脱机”检修，同时插入正常的逆变模块，解决了电气化铁路对高品质，低故障率电源的需求。由于是模块化组合，可根据用户的需要配置容量；可进行热插拔操作，系统的故障率大大降低，是目前较好的铁路供电方案，也是模块化逆变电源运用于电气化铁路的先例。另外，本专利技术系统采用外置式双控制器的控制方法，可以真正做到无间断供电。附图说明图1是本专利技术系统的系统原理图。图2是本专利技术系统第一个实施例的系统原理图。图3是本专利技术系统中主控制模块的电路原理图。图4是本专利技术系统中逆变器的电路原理图。图5是本专利技术系统第二个实施例的系统原理图。图6是本专利技术系统第二个实施例中逆变器的电路原理图。下面根据附图和本专利技术的较佳具体实施例对本专利技术作进一步地阐述。实施例1如图2所示，本专利技术系统包括主控制模块1、辅助控制模块2、切换控制电路5、第一开关K1、第二开关K2、第一逆变模块组8、第二逆变模块组9、两组输出总线(第一输出总线81和第二输出总线91)和控制总线3。第一开关K1和第二开关K2为继电器。主控制模块1、辅助控制模块2和两个逆变模块组都由直流电源DC供电，且通过控制总线3完成相互之间的通信。第一开关K1和第二开关K2分别连接在主控制模块1和辅助控制模块2与控制总线3之间，并由切换控制电路5控制。切换控制电路5连接在主控制模块1和辅助控制模块2之间，通过控制第一开关K1和第二开关K2的通断来完成主控制模块1和辅助控制模块2之间的切换。两个逆变模块组分别通过两组输出总线与负载4相连。主控制模块1和辅助控制模块2的结构完全相同。每个逆变模块组都包括数目相同的数个具瞬时电压控制形态的逆变器6和一均流总线7。所述数个逆变器具有相同结构，通过均流总线并联连接，并通过相应的输出总线提供电力至负载4，保证输出功率相同。如图3所示，主控制模块1包括第一辅助电源电路11、检测信号处理电路12、中央处理器电路13、正弦波脉宽调制电路14、通讯接口电路15和显示及开关信号电路16。第一辅助电源电路11用于将外接直流电转换为检测信号处理电路12和中央处理器电路13等内部电路需要的不同等级的5V，12V，±15V等控制电压。检测信号处理电路12用于将输入的检测信号转换成中央处理器电路13可以识别的数字检测信号。所述检测信号包括两个逆变模块组输出的逆变电压、逆变频率和模块状态信号。中央处理器电路13对输入的数字检测信号进行处理后，输出正弦波脉宽调制控制信号到正弦波脉宽调制电路14、输出通讯信号至上位机、输出系统运行状态到显示及开关信号电路16、输出控制逆变模块组开机和关断的模块控制信号到控制总线3、输出切换控制信号到切换控制电路5。正弦波脉宽调制电路14根据接收到的控制信号发出控制逆变的二路相位差为90°的正弦波脉宽调制控制信号到本文档来自技高网...

【技术保护点】
铁路用并联逆变电源系统，其特征在于：包括主控制模块（１）、至少两个逆变模块组、控制总线（３）以及和所述逆变模块组数目相同的至少两组输出总线，还包括辅助控制模块（２）、第一开关（Ｋ１）和第二开关（Ｋ２）；所述主控制模块（１）和辅助控制 模块（２）的电源端和直流电源相连，其输出端分别连接第一开关（Ｋ１）和第二开关（Ｋ２）；所述第一开关（Ｋ１）和第二开关（Ｋ２）的另一端都与控制总线（３）相连，分别用于控制所述主控制模块（１）和辅助控制模块（２）与控制总线（３）的通断； 所述至少两个逆变模块组的电源端和直流电源相连，其控制端和控制总线（３）相连，其输出端分别通过相应的输出总线与负载（４）相连。

【技术特征摘要】
1.铁路用并联逆变电源系统，其特征在于包括主控制模块(1)、至少两个逆变模块组、控制总线(3)以及和所述逆变模块组数目相同的至少两组输出总线，还包括辅助控制模块(2)、第一开关(K1)和第二开关(K2)；所述主控制模块(1)和辅助控制模块(2)的电源端和直流电源相连，其输出端分别连接第一开关(K1)和第二开关(K2)；所述第一开关(K1)和第二开关(K2)的另一端都与控制总线(3)相连，分别用于控制所述主控制模块(1)和辅助控制模块(2)与控制总线(3)的通断；所述至少两个逆变模块组的电源端和直流电源相连，其控制端和控制总线(3)相连，其输出端分别通过相应的输出总线与负载(4)相连。2.根据权利要求1所述的铁路用并联逆变电源系统，其特征在于还包括切换控制电路(5)，连接于主控制模块(1)和辅助控制模块(2)之间，通过控制第一开关(K1)和第二开关(K2)的通断来完成主控制模块(1)和辅助控制模块(2)之间的切换。3.根据权利要求1所述的铁路用并联逆变电源系统，其特征在于所述每个逆变模块组都包括结构相同的数个具瞬时电压控制形态的逆变器(6)和一均流总线(7)，所述数个逆变器(6)通过均流总线(7)并联连接，其输出通过相应的输出总线输出至负载(4)。4.根据权利要求1所述的铁路用并联逆变电源系统，其特征在于所述主控制模块(1)和辅助控制模块(2)的结构相同。5.根据权利要求1所述的铁路用并联逆变电源系统，其特征在于所述主控制模块(1)包括第一辅助电源电路(11)，用于将外接直流电转换为检测信号处理电路(12)和中央处理器电路(13)等内部电路需要的不同等级的控制电压；检测信号处理电路(12)，用于将输入的检测信号转换成中央处理器电路(13)可以识别的数字检测信号；中央处理器电路(13)，用于对输入的数字检测信号进行处理后输出模块控制信号、正弦波脉宽调制控制信号和相应的控制信号；正弦波脉宽调制电路(14)，用于根据中央处理器电路(13)的正弦波脉宽调制控制信号产生正弦波脉宽调制信号。6.根据权利要求5所述的铁路用并联逆变电源系统，其特征在于所述主控制模块(1)中还包括通讯接口电路(15)和显示及开关信号电路(16)；所述通讯接口电路(15)用于提供中央处理器电路(13)和上位机通信的接口，以完成中央处理器电路(13)和上位机的...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐东，张凌涛，
申请(专利权)人：广西新未来信息产业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：45[中国|广西]