脉宽调制整流器的输出信号转换装置和电力机车制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种脉宽调制整流器的输出信号转换装置和电力机车，该转换装置包括隔离变换模块、整形模块和有源滤波模块，其中，隔离变换模块与脉宽调制整流器相连；整形模块与隔离模块相连；有源滤波模块与整形模块相连。该转换装置尤其适用于电力机车中，可将电力机车中PWM整流器的输出信号转换成模拟电压信号，消除了输出的模拟电压信号中的纹波，而该模拟电压信号中代表的电压值的大小为控制器控制相关设备为列车提供相应的制动力或牵引力的依据，可实现对列车所需牵引力或者制动力的平滑调节，提高列车运行的安全性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力机车控制技术，特别地涉及一种脉宽调制整流器的输出信号转换装置和电力机车。
技术介绍
目前，地铁和轻轨等轨道列车中，通常将电力机车作为牵引机车，为轨道列车提供牵引力或制动力，进而通过电力机车牵弓I各节车列运行。电力机车的供电系统中，越来越多的使用脉宽调制(Pulse Width Modulation,简称PWM)整流器，将PWM整流器输出的信号作为调节牵引力或者制动力大小的控制信号，将该信号进行处理后发送给电力机车上的控制器，进而，控制器控制相关设备为列车提供所需的牵引力或制动力。PWM整流器输出的信号通常为一种周期固定，占空比可调的方波信号，图1为现有技术提供的对PWM整流器输出的方波信号进行处理的滤波电路原理图，图2为图1所示电路中方波信号与输出电压的波形图，如图1所示，该滤波电路为RC电路，包括串联的R和电容C。当该RC电路的时间常数远远大于PWM整流器输出方波信号的周期T时，方波信号Vin经过滤波后输出电压Vout的波形如图2所示。当处于瞬态时，PWM整流器P输出的方波信号Vin在高电平时向电容C充电，电容C积累电荷，在低电平时电容C放电，电容C释放电荷。电容C积累的电荷数多余释放的电荷数，因此电容C两端的直流电压不断升高，最终达到稳态。在达到稳态后，电容C积累的电荷与释放的电荷数量相等，输出电压Vout会在一个稳定的电压值附近做小幅度的波动。由上述描述可知，通过该滤波电路可将PWM整流器输出的方波信号转化为模拟电压信号，如果忽略输出电压波形中的纹波，则该方波信号的占空比越大，则电容C两端的输出电压越大，因此，通过调节PWM整流器输出方波信号的占空比可调节输出电压的大小。然后，可将代表该输出电压大小的模拟电压信号转化成数字信号后发送给控制器，而控制器根据数字信号所代表的电压大小控制相关设备为列车提供所需的牵引力或制动力。而方波信号的占空比的范围一般从10% 90%，可将占空比为10%时，作为最小牵引力或制动力的控制信号，占空比越大代表牵引力或制动力越大，占空比为90%时，作为最大牵引力或制动力的控制信号，通过调节PWM整流器输出的方波信号的占空比可实现列车所需牵引力或者制动力的调节。但是上述的这种滤波电路，由于输出电压存在波动，因此，根据该滤波电路将方波信号转化为模拟电压信号后，根据该模拟电压信号得到的数字信号所代表的电压大小作为列车提供相应的制动力或牵引力的依据，会造成一定偏差，因此，影响列车的安全稳定行驶。
技术实现思路
针对上述现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种脉宽调制整流器的输出信号转换装置和电力机车。本专利技术提供的脉宽调制整流器的输出信号转换装置，包括隔离变换模块、整形模块和有源滤波模块，其中，所述隔离变换模块与脉宽调制整流器相连，用于将脉宽调制整流器输出的脉冲信号与所述整形模块和有源滤波模块电气隔离并将所述脉冲信号的幅值缩小至设定倍数后输出；所述整形模块与所述隔离变换模块相连，用于对幅值缩小至设定倍数的脉冲信号进行整形以输出矩形波形式的脉冲信号；所述有源滤波模块与所述整形模块相连，用于过滤所述脉冲信号中包含的谐波并将所述脉冲信号转换成模拟电压信号，且所述模拟电压信号所代表的电压值与所述脉冲信号的占空比成线性关系。本专利技术还提供了一种电力机车，包括脉宽调制整流器，还包括本专利技术提供的脉宽调制整流器的输出信号转换装置。本专利技术提供脉宽调制整流器的输出信号转换装置和电力机车，该转换装置尤其适用于电力机车中，可将电力机车中PWM整流器的输出信号转换成模拟电压信号。通过隔离变换模块将PWM整流器输出的脉冲信号进行隔离变换，将脉冲信号与整形模块和有源滤波模块电气隔离，避免PWM整流器输出的脉冲信号对各模块产生电磁干扰，因而不会影响各模块工作的稳定性，并通过整形模块对脉冲信号整形，通过有源滤波模块滤除脉冲信号中的谐波后将脉冲信号转换成模拟电压信号，提高了最后得到模拟电压信号的质量，消除了模拟电压信号中的纹波，使最后输出的模拟电压信号所代表的电压值与PWM整流器输出的方波信号的占空比为线性关系，而该电压值的大小为控制器控制相关设备为列车提供相应的制动力或牵引力的依据，因此，通过调节PWM整流器输出的脉冲信号的占空比可实现对列车所需牵引力或者制动力的平滑调节，提高列车运行的安全性和稳定性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术提供的对PWM整流器输出的方波信号进行处理的滤波电路原理图；图2为图1所示电路中方波信号与输出电压的波形图；图3为本专利技术实施例所提供的脉宽调制整流器的输出信号转换装置的方框图；图4为本专利技术实施例所提供的脉宽调制整流器的输出信号转换装置中隔离变换模块和整形模块部分的电路图；图5为本专利技术实施例所提供的脉宽调制整流器的输出信号转换装置中有源滤波模块的电路图6为本专利技术实施例所提供的脉宽调制整流器的输出信号转换装置中驱动放大模块的电路图。具体实施例方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在电力机车的供电系统中，通常设置有PWM整流器，将PWM整流器的输出信号作为调节牵引力或者制动力大小的控制信号，并且，需将PWM整流器的输出信号转换成模拟电压信号，然后再将该模拟电压信号转化成数字信号后发送给控制器，而控制器根据数字信号所代表的电压大小控制相关设备为列车提供所需的牵引力或制动力。本专利技术实施例提供了一种脉宽调制整流器的输出信号转换装置，该转换装置用于对PWM整流器的输出信号进行转换，该转换装置尤其适用于电力机车中，可将电力机车中PWM整流器的输出信号转换成模拟电压信号。图3为本专利技术实施例所提供的脉宽调制整流器的输出信号转换装置的方框图，如图3所示，该转换装置包括隔离变换模块20、整形模块21和有源滤波模块22。隔离变换模块20与脉宽调制整流器(图中为示出)相连，用于将脉宽调制整流器输出的脉冲信号与整形模块和有源滤波模块电气隔离并将脉冲信号的幅值缩小至设定倍数后输出。整形模块21与隔离模块20相连，用于对幅值缩小至设定倍数的脉冲信号进行整形以输出矩形波形式的脉冲信号。有源滤波模块22与整形模块21相连，用于过滤脉冲信号中包含的谐波并将脉冲信号转换成模拟电压信号，且该模拟电压信号所代表的电压值与脉冲信号的占空比成线性关系。PWM整流器输出的信号通常为方波形式的冲信号，该脉冲信号的幅值可能为IlOv或者220v的较高电压的信号，并且通常为高频信号，通过设置隔离变化模块可将PWM整流器输出的脉冲信号与整形模块和有源滤波模块电气隔离，避免该脉冲信号对各模块产生电磁干扰，而影响各模块工作的稳定性，并将该脉冲信号的幅值缩小至设定倍数后输出，该缩小的设定倍数可根据需要设置。隔离变换模块具体的可采本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脉宽调制整流器的输出信号转换装置，其特征在于，包括隔离变换模块、整形模块和有源滤波模块，其中，所述隔离变换模块与所述脉宽调制整流器相连，用于将脉宽调制整流器输出的脉冲信号与所述整形模块和有源滤波模块电气隔离并将所述脉冲信号的幅值缩小至设定倍数后输出；所述整形模块与所述隔离变换模块相连，用于对幅值缩小至设定倍数的脉冲信号进行整形以输出矩形波形式的脉冲信号；所述有源滤波模块与所述整形模块相连，用于过滤所述脉冲信号中包含的谐波并将所述脉冲信号转换成模拟电压信号，且所述模拟电压信号所代表的电压值与所述脉冲信号的占空比成线性关系。

【技术特征摘要】
1.一种脉宽调制整流器的输出信号转换装置，其特征在于，包括隔离变换模块、整形模块和有源滤波模块，其中，所述隔离变换模块与所述脉宽调制整流器相连，用于将脉宽调制整流器输出的脉冲信号与所述整形模块和有源滤波模块电气隔离并将所述脉冲信号的幅值缩小至设定倍数后输出；所述整形模块与所述隔离变换模块相连，用于对幅值缩小至设定倍数的脉冲信号进行整形以输出矩形波形式的脉冲信号；所述有源滤波模块与所述整形模块相连，用于过滤所述脉冲信号中包含的谐波并将所述脉冲信号转换成模拟电压信号，且所述模拟电压信号所代表的电压值与所述脉冲信号的占空比成线性关系。2.根据权利要求1所述的脉宽调制整流器的输出信号转换装置，其特征在于，还包括驱动放大模块，与所述有源滤波模块相连，用于将所述模拟电压信号放大至设定倍数。3.根据权利要求1或2所述的脉宽调制整流器的输出信号转换装置，其特征在于所述隔离变换模块包括光耦隔离器、第二电阻、第三电阻、第一电容和第二电容，其中，所述光耦隔离器包括两个输入端和两个输出端，所述光耦隔离器的第一输入端经一稳压二极管和第一电阻与脉宽调制整流器相连，且所述光耦隔离器的第二输入端经一反相器与脉宽调制整流器相连；所述光耦隔离器的第一输出端接地，且所述光耦隔离器的第一输出端经第一电容与直流电源连接，并经第...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩红彬，郭向红，尚冰，
申请(专利权)人：中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心，
类型：发明
国别省市：