電力機(jī)車輔助變流柜用DC/DC斬波電路制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開了一種電力機(jī)車輔助變流柜用DC/DC斬波電路，包括依次連接的輸入保護(hù)濾波電路、降壓斬波電路、過(guò)壓抑制電路；輸入保護(hù)濾波電路包括輸入熔斷器、RC吸收電路；降壓斬波電路包括降壓斬波模塊，降壓斬波模塊包括支撐電容、IGBT器件、續(xù)流二極管和第一驅(qū)動(dòng)板，第一驅(qū)動(dòng)板與第一控制單元連接；過(guò)壓抑制電路包括過(guò)壓抑制模塊，過(guò)壓抑制模塊包括晶閘管、電抗器、二極管及第二驅(qū)動(dòng)板，第二驅(qū)動(dòng)板與第二控制單元連接。可以將牽引變流器中間電路的DC1800V電壓進(jìn)行斬波處理降壓到DC600V供輔助逆變器和充電機(jī)使用，而且具有完善的保護(hù)功能。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及一種電力機(jī)車的輔助變流系統(tǒng)的中間直流電壓變換的電路，尤其涉及一種電力機(jī)車輔助變流柜用DC/DC斬波電路。
技術(shù)介紹
電力機(jī)車輔助電源系統(tǒng)是機(jī)車的重要組成部分，擔(dān)負(fù)著除機(jī)車牽引系統(tǒng)主電路以外各種裝置的供電任務(wù)，是提供風(fēng)源的空氣壓縮機(jī)、空調(diào)、通風(fēng)機(jī)等輔助電動(dòng)機(jī)的三相交流電源，電熱器、冰箱、信息顯示裝置的電源等。機(jī)車輔助電源系統(tǒng)由三相交流輔助電源和直流電源系統(tǒng)組成。早期的電力機(jī)車三相交流輔助電源裝置采用旋轉(zhuǎn)劈相機(jī)方式，這種電源裝置體積大、重量重、響應(yīng)性差、效率低、噪聲大，故障率高，需經(jīng)常檢查、維修。隨著電力電子和開關(guān)器件的發(fā)展，采用IGBT的新型輔助逆變系統(tǒng)正在替代傳統(tǒng)的劈相機(jī)三相交流系統(tǒng)。·輔助變流器根據(jù)輸入側(cè)的不同將主電路可分為交一直一交型和直一交型；交一直一交型輔助變流器是由牽引變壓器輔助繞組供電，與牽引變流器相同，一般由網(wǎng)側(cè)變流器、中間直流環(huán)節(jié)、三相逆變器三部分組成。直-交型輔助變流器是從主變流器的中間直流環(huán)節(jié)取流，因此它只需要逆變器就可實(shí)現(xiàn)直流電到三相交流電的變換。由于輸入電壓較高，為達(dá)到輸出輔助電氣設(shè)備所要求的電壓等級(jí)，一般需要增加降壓設(shè)備。現(xiàn)有技術(shù)中，有兩種控制方式一種是先逆變，再通過(guò)三相降壓變壓器將較高的交流電壓降到所要求的電壓等級(jí)；另一種是先通過(guò)降壓電路將直流輸入電壓降低到合適的值，再進(jìn)行逆變。其中，后者采用的單管降壓斬波器(1)通過(guò)降壓斬波的閉環(huán)控制保持逆變器輸入電壓的恒定，從而消除輸入電壓的波動(dòng)對(duì)三相逆變器輸出的影響；(2)整個(gè)電路中僅需I只大功率高壓IGBT器件，逆變器則可選擇較低電壓級(jí)別的IGBT器件，以降低設(shè)備成本。但這種方式?jīng)]有實(shí)現(xiàn)輸入電壓與輸出電壓之間的隔離，同時(shí)還應(yīng)設(shè)置在降壓斬波器失去控制后對(duì)逆變器和負(fù)載等的保護(hù)電路。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的是提供一種能將牽引變流器中間電路的DC1800V電壓進(jìn)行斬波處理降壓到DC600V供輔助逆變器和充電機(jī)使用，且保護(hù)功能完善的電力機(jī)車輔助變流柜用DC/DC斬波電路。本技術(shù)的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本技術(shù)的電力機(jī)車輔助變流柜用DC/DC斬波電路，包括依次連接的輸入保護(hù)濾波電路、降壓斬波電路、過(guò)壓抑制電路；所述輸入保護(hù)濾波電路包括輸入熔斷器、RC吸收電路；所述降壓斬波電路包括降壓斬波模塊，所述降壓斬波模塊包括支撐電容、IGBT器件、續(xù)流二極管和第一驅(qū)動(dòng)板，所述第一驅(qū)動(dòng)板與第一控制單元連接；所述過(guò)壓抑制電路包括過(guò)壓抑制模塊，所述過(guò)壓抑制模塊包括晶閘管、電抗器、二極管及第二驅(qū)動(dòng)板，所述第二驅(qū)動(dòng)板與第二控制單元連接。由上述本技術(shù)提供的技術(shù)方案可以看出，本技術(shù)提供的電力機(jī)車輔助變流柜用DC/DC斬波電路，由于包括依次連接的輸入保護(hù)濾波電路、降壓斬波電路、過(guò)壓抑制電路；輸入保護(hù)濾波電路包括輸入熔斷器、RC吸收電路；降壓斬波電路包括降壓斬波模塊，降壓斬波模塊包括支撐電容、IGBT器件、續(xù)流二極管和第一驅(qū)動(dòng)板，所述第一驅(qū)動(dòng)板與第一控制單元連接；過(guò)壓抑制電路包括過(guò)壓抑制模塊，過(guò)壓抑制模塊包括晶閘管、電抗器、二極管及第二驅(qū)動(dòng)板，第二驅(qū)動(dòng)板與第二控制單元連接。可以將牽引變流器中間電路的DC1800V電壓進(jìn)行斬波處理降壓到DC600V供輔助逆變器和充電機(jī)使用，而且具有完善的保護(hù)功能。附圖說(shuō)明圖I為本技術(shù)實(shí)施例提供的電力機(jī)車輔助變流柜用DC/DC斬波電路中降壓斬波電路的電氣原理圖；圖2為本技術(shù)實(shí)施例提供的電力機(jī)車輔助變流柜用DC/DC斬波電路中降壓斬波模塊驅(qū)動(dòng)電路框圖；圖3為本技術(shù)實(shí)施例提供的電力機(jī)車輔助變流柜用DC/DC斬波電路中過(guò)壓抑制電路的電氣原理圖；圖4為本技術(shù)實(shí)施例提供的電力機(jī)車輔助變流柜用DC/DC斬波電路中過(guò)壓抑制模塊驅(qū)動(dòng)電路框圖。具體實(shí)施方式下面將對(duì)本技術(shù)實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。本技術(shù)電力機(jī)車輔助變流柜用DC/DC斬波電路，其較佳的具體實(shí)施方式是包括依次連接的輸入保護(hù)濾波電路、降壓斬波電路、過(guò)壓抑制電路；所述輸入保護(hù)濾波電路包括輸入熔斷器、RC吸收電路；所述降壓斬波電路包括降壓斬波模塊，所述降壓斬波模塊包括支撐電容、IGBT器件、續(xù)流二極管和第一驅(qū)動(dòng)板，所述第一驅(qū)動(dòng)板與第一控制單元連接；所述過(guò)壓抑制電路包括過(guò)壓抑制模塊，所述過(guò)壓抑制模塊包括晶閘管、電抗器、二極管及第二驅(qū)動(dòng)板，所述第二驅(qū)動(dòng)板與第二控制單元連接。所述第一驅(qū)動(dòng)板與第一控制單元之間設(shè)有電源變壓器和信號(hào)光纖；所述第二驅(qū)動(dòng)板與第二控制單元之間設(shè)有電源變壓器和穩(wěn)壓器二極管。該斬波電路采用集成化的模塊設(shè)計(jì)，并安裝在電力機(jī)車的輔助變流柜內(nèi)。該斬波電路連接于電力機(jī)車的牽引變流器中間電路與輔助逆變器和充電機(jī)之間。本技術(shù)的電力機(jī)車輔助變流柜用DC/DC斬波電路，用于電力機(jī)車三相逆變器和充電機(jī)使用的中間DC/DC電源。不僅可應(yīng)用于八軸貨運(yùn)電力機(jī)車，也應(yīng)用于其他類似機(jī)車如HXD2型電力機(jī)車的中間電壓電源。本技術(shù)具有兩個(gè)顯著特點(diǎn)(I)無(wú)需牽引變壓器提供輔助繞組，而是直接從牽引變流器的中間直流環(huán)節(jié)取流；(2)將牽引變流器中間電路的DC1800V電壓進(jìn)行斬波處理降壓到DC600V供輔助逆變器和充電機(jī)使用，而且具有完善的保護(hù)功能。本技術(shù)中，包括輸入電壓的快速熔斷器和RC吸收電路、降壓斬波電路和過(guò)壓抑制電路，并采用模塊集成的方式設(shè)計(jì)來(lái)滿足系統(tǒng)電氣連接和散熱要求，利用成熟的IGBT技術(shù)，適用于電力機(jī)車輔助系統(tǒng)的中間直流電壓實(shí)現(xiàn)方式。以下結(jié)合附圖對(duì)本技術(shù)的電路結(jié)構(gòu)和原理進(jìn)行詳細(xì)的描述如圖I所示，為降壓斬波電路的電氣原理圖，F(xiàn)l為輸入熔斷器，其參數(shù)的選擇與過(guò)壓抑制模塊相關(guān)，模塊抑制能量數(shù)值要遠(yuǎn)大于輸入熔斷器熔斷時(shí)間，使熔斷器快速熔斷，達(dá)到保護(hù)系統(tǒng)后部變流器和線路不會(huì)損壞。R1、R2和C2構(gòu)成吸收回路，其參數(shù)的選擇和輸入電流值和斬波驅(qū)動(dòng)頻率相關(guān)，可以對(duì)輸入電壓進(jìn)行浪涌抑制和諧波抑制。Ul、U2為電壓傳感器，檢測(cè)輸入、輸出電壓。Il為電流傳感器，檢測(cè)輸出電流。降壓斬波模塊PMl包括支撐電容Cl、IGBT器件Vl、續(xù)流二極管V2和驅(qū)動(dòng)板DBl，通過(guò)控制單元A⑶發(fā)送脈寬調(diào)制信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)板DBl放大后控制IGBT器件Vl導(dǎo)通關(guān)斷實(shí) 現(xiàn)降壓斬波。t=0時(shí)刻驅(qū)動(dòng)Vl導(dǎo)通，電源向負(fù)載供電，負(fù)載電壓Uo=E,負(fù)載電流i0按指數(shù)曲線上升。t=tl時(shí)控制Vl關(guān)斷，二極管V2續(xù)流，負(fù)載電壓Uo近似為零，負(fù)載電流呈指數(shù)曲線下降。L31為輸出平波電抗器，使輸出的負(fù)載電流連續(xù)且脈動(dòng)小。如圖2所示，為降壓斬波模塊PMl驅(qū)動(dòng)板DBl的設(shè)計(jì)原理框圖，通過(guò)變壓器實(shí)現(xiàn)低壓部分和高壓部分的電源隔離，通過(guò)光纖實(shí)現(xiàn)低壓部分和高壓部分的信號(hào)隔離。通過(guò)傳感器的檢測(cè)電壓電流信號(hào)實(shí)現(xiàn)IGBT器件Vl的狀態(tài)反饋和過(guò)壓保護(hù)和過(guò)流保護(hù)，通過(guò)對(duì)控制單元(ACT)的脈沖信號(hào)放大達(dá)到IGBT器件Vl導(dǎo)通關(guān)斷所需的驅(qū)動(dòng)電流。如圖3所示，為過(guò)壓抑制電路的電氣原理圖，過(guò)壓抑制模塊PM2包括晶閘管V2、電抗器LI、二極管Vl及驅(qū)動(dòng)板DB2等，過(guò)電壓抑制有兩個(gè)閥值730V和800V，在正常工況下，當(dāng)中間電路的直流電壓達(dá)到730V時(shí)，機(jī)車輔助控制單元(ACU)會(huì)發(fā)出一個(gè)脈沖序列，過(guò)壓抑制模塊中的可控硅導(dǎo)通，過(guò)壓抑制模塊進(jìn)入工作狀態(tài)，吸收多余的能量；在異常工況下即當(dāng)降壓斬波電路故障完全失效時(shí)，直流電壓達(dá)到本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種電力機(jī)車輔助變流柜用DC/DC斬波電路，其特征在于，包括依次連接的輸入保護(hù)濾波電路、降壓斬波電路、過(guò)壓抑制電路；所述輸入保護(hù)濾波電路包括輸入熔斷器、RC吸收電路；所述降壓斬波電路包括降壓斬波模塊，所述降壓斬波模塊包括支撐電容、IGBT器件、續(xù)流二極管和第一驅(qū)動(dòng)板，所述第一驅(qū)動(dòng)板與第一控制單元連接；所述過(guò)壓抑制電路包括過(guò)壓抑制模塊，所述過(guò)壓抑制模塊包括晶閘管、電抗器、二極管及第二驅(qū)動(dòng)板，所述第二驅(qū)動(dòng)板與第二控制單元連接。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種電力機(jī)車輔助變流柜用DC/DC斬波電路，其特征在于，包括依次連接的輸入保護(hù)濾波電路、降壓斬波電路、過(guò)壓抑制電路； 所述輸入保護(hù)濾波電路包括輸入熔斷器、RC吸收電路； 所述降壓斬波電路包括降壓斬波模塊，所述降壓斬波模塊包括支撐電容、IGBT器件、續(xù)流二極管和第一驅(qū)動(dòng)板，所述第一驅(qū)動(dòng)板與第一控制單元連接； 所述過(guò)壓抑制電路包括過(guò)壓抑制模塊，所述過(guò)壓抑制模塊包括晶閘管、電抗器、二極管及第二驅(qū)動(dòng)板，所述第二驅(qū)動(dòng)板與第二控制單元連接。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：蘇安社，靳利，賀覓知，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京賽德高科鐵道電氣科技有限責(zé)任公司，
類型：實(shí)用新型
國(guó)別省市：