电力机车充电器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种电力机车充电器，包括至少一组可并联的充电电路模块，该充电器的输入端接由网压经逆变后生成的交流电压，输出端向机车上的设备输出直流电压，所述充电电路模块由输入滤波电路、ＡＣ／ＤＣ转换器、ＤＣ／ＤＣ变换器、输出滤波电路所组成，其中，ＡＣ／ＤＣ转换器由整流桥及升压式ＰＦＣ控制电路组成。该充电器，体积小，重量轻，搬运和维修都比较方便，有很好防尘措施，能适应大秦铁路线的粉尘污染，采用多路开关电源并联输出的方式，负载能力更强，输出精度更高。由于采用了升压式ＰＦＣ控制电路，使得充电器可以在全输入电压范围内正常工作，并且保护输出电压稳定可靠，还可提高充电器的功率因数，抑制谐波电流。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种充电器，特别涉及一种用于电力机车的充电和向负载提供 直流电源的装置。
技术介绍
目前电力机车越来越多的取代了内燃机车，做为电力机车的主要动力设备，机 车充电器的工作情况决定着电力机车是否可以正常、安全的运行，而机车运行路线 的环境对充电器有着非常重大的影响，因此设计一款适应机车运行特定环境的充电 器就显得尤为重要。如现实中的使用实例，DJ1电力机车是我国铁路的重载货运机车，已成为我国万 吨牵引煤炭运输的主型机车，但由于机车运行线路环境恶劣，粉尘污染和电源污染 造成了充电器的大面积损坏，故障率高，维修周期长，严重影响了机车的正常运营。现有机车充电器易出现频繁故障的主要原因有充电器输入电压变化范围小， 不能适应运行线路的网压变化，导致保护频繁，并且保护后不能自动恢复，造成蓄 电池亏电，影响机车运营，运行线路粉尘污染严重，导致充电器电路板大面积损坏， 而且维修周期长，价格昂贵。另外，现有充电机的缺点和不足之处还在于现有电 力机车的充电器大多采用线性开关电源，电路中需要加入体积庞大的工频变压器， 充电器比较重，维修、搬运不便，线性开关电源输入范围小，不能适应网压的变化 范围，输出精度低。现有技术中也有采用高频开关电源装置的，例如，专利公告号CN2719639公开 的"用于电力机车的直流110V高频开关电源装置"，其线路系统包括滤波器及整流 电路，全桥式DC/DC变换器电路，输出滤波电路，控制电路及MVS网卡等五个部分。 该电源装置可以将输入的交流396V电压转换为110的直流电压输出，既可为电力机 车提供控制电源，又能为机车蓄电池充电。它具有体积小、精度高、可靠性好的特 点，但同时也具有以下几点不足， 一是输入电压的范围过窄，它只包括降压电路， 当输入电压偏低时，该装置无升压功能。
技术实现思路
4本技术主要目的在于解决上述问题，提供一种输入电压范围广，重量轻， 输出电压稳定，精度高，并可为电力机车提供直流控制电源的电力机车充电器。 为实现上述目的，本技术的技术方案是一种电力机车充电器，包括至少一组可并联的充电电路模块，该充电器的输入 端接由网压经逆变后生成的交流电压，输出端向机车上的设备输出直流电压，所述 充电电路模块由输入滤波电路、AC/DC转换器、DC/DC变换器、输出滤波电路所组成， 其中，AC/DC转换器由整流桥及升压式PFC控制电路组成。所述输入滤波电路由一级差模滤波电路与二级共模滤波电路串联组成；所述输 入滤波电路的输入端接一主控接触器用于控制主电路的通断。所述升压式PFC控制电路由控制器、驱动板、M0SFET开关、升压电感L及输出电 容C所组成，其中控制器采用的是双闭环控制电路，含有电流反馈环及电压反馈环， 通过检测输出电压及输入电压的差值及相应计算，输出PWM脉冲信号，该PWM脉冲信 号经所述驱动板放大后，驱动所述MOSFET开关的通断，由升压电感L进行储能，并由 输出电容C再次储能后向外输出稳定的直流电压。所述DC/DC变换器采用高频开关电源模式，其主电路采用半桥式拓扑，VI， V2， C3， C4和主变压器T组成半桥式DC/DC变换电路；CT为初级电流检测用的电流互感器; C5为防止变压器偏磁的隔直电容；变压器的副边采用全波整流加上两级滤波以满足 低输出纹波的要求；Rl， Cl， R2， C2, R5， C6和R6， C7为吸收电路。所述输出滤波电路包括防反向二极管、滤波电感及滤波电容，旨在输出稳定的 直流电压。在所述输出滤波电路的输出端串接有一分流器，分流器上设置有电流互 感器，用以检测输出电流并反馈到所述DC/DC变换器，调节输出电压，实现串联恒流 输出直流电压。当所述充电电路模块为两组以上并联时，其输出端串联成一路向外输出直流电 压。所述的充电电路模块内置CPU处理器，所述CPU处理器中包括系统自动保护模块 及系统自动恢复模块。所述的充电器具有数码显示屏，用于显示充电器的工作状态 及故障代码；所述充电器与机车控制台之间信号连接，旨在方便工作人员査看充电 器的工作状态。所述的充电电路模块中所有的电路板的正反两面均涂有一层三防胶。综上内容，本技术所提供的电力机车充电器，体积小，重量轻，搬运和维修 都比较方便，价格低，有很好防尘措施，能适应大秦铁路线的粉尘污染，同时采用多路开关电源并联输出的方式，负载能力更强，输出精度更高。该充电器在输入端 及输出端都设置有滤波电路，可以有效减小高频电源与电网之间的相互干扰。由于 采用了升压式PFC控制电路，使得充电器可以在全输入电压范围内正常工作，并且保护输出电压稳定可靠，还可提高充电器的功率因数，抑制谐波电流。在输出滤波电路的输出端串接分流器，用以检测输出电流并反馈到DC/DC变换器， 调节输出电压，当输出电流大时，可适当降低输出电压实现串联恒流充电，避免蓄 电池亏匮电时充电电流过大，保护充电器及蓄电池。该充电器智能化程度高，通过内置CPU处理器处理异常情况下的保护，在紧急情 况下可自动保护，并且在故障原因消失后能自动恢复，大大减小本身故障率。另外， 该充电器还可以和机车进行通讯，使充电器的工作信息实时传递给机车操作台。附图说明图l本技术充电器电路结构框图； 图2本技术主回路图； 图3本技术控制回路图； 图4本技术PFC部分电路图； 图5本技术DC/DC部分电路图。如图1至图5所示，输入滤波电路l， AC/DC转换器2， DC/DC变换器3，输出滤波电 路4，整流桥5，主控接触器6，控制器7，驱动板8， M0SFET开关9，防反向二极管IO， 分流器ll，保险丝12，主控制板13。具体实施方式以下结合附图与具体实施方式对本技术作进一步详细描述 如图1至图5所示，本实施例所述的电力机车充电器，其技术要求如下输入电 压为AC140V-276V/50Hz;输出电压为DC110士1 V;最大输出功率为11KW;安装处最 大体积为440X420X480ram。为了减小充电器的整体重量，便于拆卸和维护，该充电器 采用高频开关电源形式。如图1和图2所示，本实施例所述的充电器的电路结构，包括至少一组可并联的 充电电路模块，其输入端接由网压经逆变后生成的交流电压，经滤波、整流、稳压 后，由其输出端向机车上的设备输出平滑的110V直流电压。本实施例中所示的充电 器，在其输入端分成并联的两路，分别经滤波、整流、稳压后，在输出端合并成一路向外输出直流电压，不但可以大幅度提高输出功率，负载能力更强，提高输出精 度，同时也可以避免多路并联时分流不均的现象，使多路并联电源负载均衡，可避 免分流不均时负载电源大的一组因过载而损坏。每组充电电路模块由输入滤波电路l、 AC/DC转换器2、 DC/DC变换器3、输出滤波 电路4所组成，在充电电路模块输入端的电路中串接有保险丝12。其中，输入滤波电路l由一级差模滤波电路与二级共模滤波电路串联组成，它能 有效减小高频电源向外辐身而对电网产生干扰，同时也能抑制电网对高频电源的干 扰，保证机车设备的正常使用。如图2所示，输入滤波电路1的输入端接一主控接触器6用于控制主电路的通断， 当电路出现过流时，主控接触器6会自动断开，充电器停止工作；或当电网电压出现 异常超出设计范围时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力机车充电器，其特征在于：包括至少一组可并联的充电电路模块，该充电器的输入端接由网压经逆变后生成的交流电压，输出端向机车上的设备输出直流电压，所述充电电路模块由输入滤波电路（１）、ＡＣ／ＤＣ转换器（２）、ＤＣ／ＤＣ变换器（３）、输出滤波电路（４）所组成，其中ＡＣ／ＤＣ转换器（２）由整流桥（５）及升压式ＰＦＣ控制电路组成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冯来朋，曾祥学，
申请(专利权)人：山东朗进科技股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：37[中国|山东]