一种三相辅助逆变电源制造技术

一种三相辅助逆变电源，包括主电路和控制电路，控制电路对主电路进行检测和控制，主电路包括输入滤波电路、ＤＣ／ＤＣ变换电路、ＤＣ／ＡＣ逆变电路和输出滤波电路，ＤＣ／ＤＣ变换电路包括采用高频变压器的半桥逆变电路，以及全桥整流电路。当电源接通，控制电路进行系统自检，在无故障的情况下主电路工作：对输入电源滤波，充电完成后闭合短接接触器，控制电路发半桥逆变脉冲，ＤＣ／ＤＣ变换电路工作，将输入的直流电源变换成稳定的中间直流电压，再通过ＤＣ／ＡＣ电路逆变成为三相ＳＰＷＭ波，经输出滤波电路滤成三相正弦波对三相负载供电。通过实施本发明专利技术，降低了开关器件承受的电压应力，同时减轻了电源的重量和体积。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种应用于轨道交通领域的轨道车辆辅助电源装置，尤其是一种采用了新型主电路结构并应用于各种轨道车辆空调、照明、蓄电池充电和控制系统的三相辅助 逆变电源。
技术介绍
目前对于轨道车辆(地铁车和轻轨车)空调、照明、蓄电池浮充电和控制系统的辅 助电源， 一般采用两种解决方案一种是电动发电机组辅助电源，这种辅助电源功率小、效 率低、噪音大、对电压和频率调节差，电刷灰污染环境，需要经常维修保养，技术落后，趋于 淘汰；另外一种是晶闸管逆变器辅助电源，由于晶闸管需要大功率关断电路和吸收保护回 路及其大功率元器件，电路复杂，晶闸管频率低，开关损耗大，效率低，体积重量大，也不是 发展方向。磁悬浮列车对车载设备装置的体积和重量方面要求都比较苛刻，传统的两套方 案都很难满足磁悬浮列车的要求。 相对于传统的电动发电机组供电方式而言，静止式辅助逆变电源直接从第三轨受 电，经过DC/DC变换后向三相逆变器提供稳定的输入电压，通过VVVF变频调压控制，逆变器 输出三相交流电压向负载供电。这种辅助逆变电源的优点是输出电压品质因数好、电源使 用效率高、工作性能安全可靠。静止式辅助逆变电源主电路主要由输入滤波电路、DC/DC变 换电路、DC/AC逆变电路、三相变压器、输出滤波电路组成。静止式辅助逆变电源输出的开 关频率都比较低，导致输出端的三相变压器的体积重量都比较大，制约着电源朝小型化、轻 量化的发展。 DC/DC变换有隔离和非隔离的电路形式，传统的静止式辅助逆变电源采用的是非 隔离式的DC/DC斩波电路，通过控制斩波电路开关管的驱动脉冲的宽度来实现为三相逆变 器提供稳定的输入电压；为了实现输入输出之间的电气隔离，在输出端再加一个三相隔离 变压器。由于输出开关频率比较低，三相隔离变压器体积和重量都相对比较大，也难以满足 磁悬浮列车对电源装置的体积和重量的苛刻要求。 直接逆变式的辅助逆变电源是最简单的一种电路结构形式，开关元器件通常可采 用大功率GT0， IGBT或IPM。辅助逆变电源采用直接从第三供电轨受流方式，按V/f等于 常数的控制方式输出三相脉宽调制电压向负载供电。这种电路的特点是电路结构简单、元 器件使用数量少、控制方便，但输出电压轻易受电网输入电压的波动影响，输入与输出不隔 离，输出的电压品质因数差、谐波含量大、负载使用效率低等缺点，这些电气性能方面的缺 点决定了其不适用于磁悬浮列车。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有机车辅助逆变电源的不足，提供一种采用了新型主电 路结构的三相辅助逆变电源，以达到使机车辅助逆变电源实现小型化、轻量化的目的。 按照本专利技术，上述技术问题是通过下述技术方案来实现的 —种三相辅助逆变电源，包括主电路和控制电路，控制电路对主电路进行检测和 控制，主电路包括输入滤波电路、DC/DC变换电路、DC/AC逆变电路和输出滤波电路，DC/DC 变换电路包括高频变压器。当电源接通，控制电路对系统进行自检，在确认系统无故障的情 况下主电路开始工作输入滤波电路对输入电源进行滤波，充电完成后闭合短接接触器然 后控制电路发半桥逆变脉冲，DC/DC变换电路开始工作，将输入的直流电源变换成稳定的中 间直流电压，再通过DC/AC电路逆变成为三相SP丽波，经输出滤波电路滤成三相正弦波对 三相负载供电。 作为该专利技术进一步的实施方式，DC/DC斩波电路包括半桥逆变电路，全桥整流电路，高频变压器包含在半桥逆变电路之中，半桥逆变电路输入端与输入滤波电路连接，半桥逆变电路输出端与全桥整流电路连接，全桥整流电路与DC/AC逆变电路连接。 作为该专利技术进一步的实施方式，半桥逆变电路包括至少两个半桥逆变子电路，多个半桥逆变子电路之间采用串联方式连接。 作为该专利技术进一步的实施方式，半桥逆变电路中的高频变压器采用至少两个输出 绕组的结构。 作为该专利技术进一步的实施方式，高频变压器包括两个输出绕组，两个输出绕组整 流后串联输出，两个高频变压器最终并联输出。 作为该专利技术的另一种实施方式，高频变压器包括两个输出绕组，两个输出绕组整 流后串联输出，两个高频变压器最终串联输出。 作为该专利技术的另一种实施方式，高频变压器包括一个输出绕组，两个高频变压器 串联输出。 作为该专利技术的另一种实施方式，高频变压器包括两个输出绕组，高频变压器TBI 的输出绕组1和高频变压器TB2的输出绕组3串联输出，高频变压器TBI的输出绕组2和 高频变压器TB2的输出绕组4串联输出，两个高频变压器并联输出。 作为该专利技术进一步的实施方式，输入滤波电路包括滤波电路，软启动电路，检测电 路和均压电阻，滤波电路对输入电源进行滤波，检测电路检测输入电流和电压，软启动电路 充电短接接触器在主电路启动中先处于断开状态，输入电源通过电阻Rl对CI进行充电，当 充电完成后，充电短接接触器闭和，将电阻Rl和防反二极管VD1短接，电阻R2和电阻R3用 于滤波电容C1串联均压。 作为该专利技术进一步的实施方式，输出滤波电路包括LC滤波电路和EMI滤波器Z3， 先将DC/AC逆变电路输出的三相SP丽波经过LC滤波后得到正弦波电压输出，再通过EMI 滤波器Z3降低输出电压对负载的干扰。 通过应用此种实施方式所描述的三相辅助逆变电源，能够达到降低开关器件所需 承受的电压应力，可以使用较低电压等级的开关器件应用与较高电压的场合。相对于传统 静止式辅助逆变电源在保证性能质量的同时，在重量和体积方面都有很大改善，能更好满 足在体积和重量方面要求比较苛刻的场合，是中低磁悬浮列车三相辅助逆变电源一个很好的选择。 附图说明 图1为本专利技术的电路系统原理框4 图2为本专利技术输入滤波电路部分电路原理图； 图3为本专利技术半桥逆变电路部分电路原理图； 图4为本专利技术全桥整流电路部分电路原理图； 图5为本专利技术实施例1的电路原理图； 图6为本专利技术实施例2的电路原理图； 图7为本专利技术实施例3的电路原理图； 图8为本专利技术实施例4的电路原理图； 其中l-主电路，2-控制电路，3-输入滤波电路，4-半桥逆变电路，5-全桥整流电 路，6-DC/AC逆变电路，7-输出滤波电路，8-DC/DC变换电路，9-输出绕组1， 10-输出绕组 2，11-输出绕组3，12-输出绕组4， Rl-充电电阻，R2， R3-均压电阻，R4， R5， R6， R7-电阻， Cl-滤波电容，C2， C3， C4， C5， C6， C7-电容，Zl， Z2， Z3-EMI滤波器，VD1-防反二极管，VD2， VD3， VD4， VD5， VD6， VD7， VD8， VD9， VDIO， VDll， VD12， VD13， VD14， VD15， VD16- 二极管，VT1， VT2， VT3， VT4， VT5， VT6， VT7-开关管，TB1， TB2-高频变压器，KM1-接触器，SC1， SC2， SC3， SC4， SC5， SC6-电流传感器，SV1， SV2-电压传感器，Ll， L2-滤波电感。具体实施例方式附图给出了本专利技术的具体实施例，下面将通过附图和实施例对本专利技术作进一步的 描述。 作为该三相辅助逆变电源一种较佳的实施方式，如图1所示的一种三相辅助逆变 电源，包括主电路1和控制电路2，控制电路2对主电路进行检测和控制，主电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三相辅助逆变电源，包括主电路（１）和控制电路（２），控制电路（２）对主电路进行检测和控制，其特征在于：主电路（１）包括输入滤波电路（３）、ＤＣ／ＤＣ变换电路（８）、ＤＣ／ＡＣ逆变电路（６）和输出滤波电路（７），ＤＣ／ＤＣ变换电路（８）包括高频变压器，当电源接通，控制电路（２）对系统进行自检，在确认系统无故障的情况下主电路（１）开始工作，输入滤波电路（３）对输入电源进行滤波，充电完成后闭合短接接触器（ＫＭ１），然后控制电路（２）发半桥逆变脉冲，ＤＣ／ＤＣ变换电路（８）开始工作，将输入的直流电源变换成稳定的中间直流电压，再通过ＤＣ／ＡＣ电路（６）逆变成为三相ＳＰＷＭ波，经输出滤波电路（７）滤成三相正弦波对三相负载供电。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢湘剑，林文彪，羊利芬，李云，刘方华，吴恒亮，言青，唐海燕，孙立辉，唐洲，王南，
申请(专利权)人：株洲南车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]