CN101741252A

CN101741252A - 一种大型矿用电力机车辅助系统直流电源稳压装置

Info

Publication number: CN101741252A
Application number: CN 201010109246
Authority: CN
Inventors: 刘柏; 刘启先
Original assignee: Xiangtan Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Xiangtan Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2010-02-11
Filing date: 2010-02-11
Publication date: 2010-06-16

Abstract

一种大型矿用电力机车辅助系统直流电源稳压装置,其由线网电压进线滤波电感、进线电流传感器、进线滤波电容、输入电压传感器、高频功率逆变桥、功率元件缓冲电容、高频变压器、偏磁检测电流传感器、输出整流桥、输出滤波电感、输出滤波电容、输出电压传感器、输出电流传感器以及微机控制器构成。本发明可提高矿用电力机车运行可靠性。

Description

一种大型矿用电力机车辅助系统直流电源稳压装置

技术领域

本发明涉及一种直流电源稳压装置，尤其是涉及一种大型矿用电力机车辅助系统直流电源稳压装置。

背景技术

大型矿用电力机车包括主牵引系统和辅助系统，辅助系统包括机车牵引电机冷却通风机、制动空气压缩机、控制电源发电机等，现有矿用电力机车这些部分都采用直流电机驱动，所需电源与主牵引系统一样，同样来自架空线网，架空线网经一阻尼电阻后直接与直流电机相连接。目前，国内大型矿用电力机车架空线网额定电压虽为DC1500V，但由于架空线网电源电压上下波动大，运行中经常在DC800V—DC1800V间波动，所以对电机冲击很大，电机故障率高，容易损坏，使用寿命短，进而影响电力机车的正常运行。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种可提高矿用电力机车运行可靠性的辅助系统直流电源稳压装置。

本发明的技术方案是：其包括线网电压进线滤波电感、进线电流传感器、进线滤波电容、输入电压传感器、高频功率逆变桥、高频变压器、偏磁检测电流传感器、第一输出整流桥、第二输出整流桥、输出滤波电容、输出电压传感器、输出电流传感器以及微机控制器,所述进线滤波电容与进线滤波电感、进线电流传感器串接后跨接于线网正端和线网负端之间；输入电压传感器与进线滤波电容并联连接；所述高频功率逆变桥包括第一高频功率开关器件、第二高频功率开关器件、第三高频功率开关器件、第四高频功率开关器件，第一高频功率开关器件包括第一高频功率开关管、第一二极管，第二高频功率开关器件包括第二高频功率开关管、第二二极管，第三高频功率开关器件包括第三高频功率开关管、第三二极管，第四高频功率开关器件包括第四高频功率开关管、第四二极管，第一高频功率开关器件与第三高频功率开关器件串联形成第一逆变半桥，第二高频功率开关器件与第四高频功率开关器件串联形成第二逆变半桥，第一高频功率开关管发射极与第三高频功率开关管集电极相连，第一高频功率开关管集电极与第二高频功率开关管发射极相连，第二高频功率开关管集电极与第四高频功率开关管发射极相连，第一高频功率开关管发射极与集电极之间反向并联第一二极管，第二高频功率开关管发射极与集电极之间反向并联第二二极管，第三高频功率开关管发射极与集电极之间反向并联第三二极管，第四高频功率开关管发射极与集电极之间反向并联第四二极管，第一高频功率开关管发射极与集电极之间还并联有第一功率元件缓冲电容，第二高频功率开关管发射极与集电极之间还并联有第二功率元件缓冲电容，第三高频功率开关管发射极与集电极之间还并联有第三功率元件缓冲电容，第四高频功率开关管发射极与集电极之间还并联有第四功率元件缓冲电容，第三高频功率开关管集电极与进线滤波电容负端相连，第一高频功率开关管发射极与进线滤波电容正端相连；所述第一输出整流桥包括串联的第五二极管、第六二极管，第二输出整流桥包括串联的第七二极管、第八二极管，第五二极管负极、第七二极管负极与输出滤波电感输入端相连，输出滤波电感输出端经输出电流传感器与装置输出端正极相连，第六二极管阳极、第八二极管阳极与输出负极相连,高频变压器原边与偏磁检测电流传感器串接后跨接于第一高频功率开关管发射极与第二高频功率开关管发射极之间，高频变压器次边跨接于第五二极管阳极、第七二极管阳极之间，输出滤波电容、输出电压传感器并联后跨接于输出滤波电感输出端与装置输出端负极之间，进线电流传感器检测输出端、输出电流传感器检测输出端、输入电压传感器检测输出端、输出电压传感器检测输出端均与微机控制器的采样输入口连接。

本发明利用线网电压直流变换器将波动的线网直流电压变成得到良好隔离的恒定的直流电压，以利于减小线网电压波动对辅助系统的电机冲击,可有效减少辅助系统电机的维护工作量、降低辅助系统电机系统故障率、延长辅助系统使用寿命、提高矿用电力机车运行可靠性。

附图说明

图1是本发明实施例结构示意图；

图2是驱动信号超前角θ＝60°时，第一逆变半桥的驱动信号S(A)、第二逆变半桥的驱动信号S(B)和高频变压器TB1的原边输入电压U(TB1)波形示意图；

图3是驱动信号超前角θ＝120°时，第一逆变半桥的驱动信号S(A)、第二逆变半桥的驱动信号S(B)和高频变压器TB1的原边输入电压U(TB1)波形示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

参照图1，本实施例包括线网电压进线滤波电感LF1、进线电流传感器SC1、进线滤波电容CF1、输入电压传感器SV1、高频功率逆变桥、高频变压器TB1、偏磁检测电流传感器SC0、第一输出整流桥VD1、第二输出整流桥VD2、输出滤波电容CF2、输出电压传感器SV2、输出电流传感器SC2以及微机控制器MC,所述进线滤波电容CF1与进线滤波电感LF1、进线电流传感器SC1串接后跨接于线网正端A和线网负端E之间；输入电压传感器SV1与进线滤波电容CF1并联连接；所述高频功率逆变桥包括第一高频功率开关器件VG1、第二高频功率开关器件VG2、第三高频功率开关器件VG3、第四高频功率开关器件VG4，第一高频功率开关器件VG1包括第一高频功率开关管S1、第一二极管D1，第二高频功率开关器件VG2包括第二高频功率开关管S2、第二二极管D2，第三高频功率开关器件VG3包括第三高频功率开关管S3、第三二极管D3，第四高频功率开关器件VG4包括第四高频功率开关管S4、第四二极管D4，第一高频功率开关器件VG1与第三高频功率开关器件VG3串联形成第一逆变半桥，第二高频功率开关器件VG2与第四高频功率开关器件VG4串联形成第二逆变半桥，第一高频功率开关管S1发射极与第三高频功率开关管S3集电极相连，第一高频功率开关管S1集电极与第二高频功率开关管S2发射极相连，第二高频功率开关管S2集电极与第四高频功率开关管S4发射极相连，第一高频功率开关管S1发射极与集电极之间反向并联第一二极管D1，第二高频功率开关管S2发射极与集电极之间反向并联第二二极管D2，第三高频功率开关管S3发射极与集电极之间反向并联第三二极管D3，第四高频功率开关管S4发射极与集电极之间反向并联第四二极管D4，第一高频功率开关管S1发射极与集电极之间还并联有第一功率元件缓冲电容CS1，第二高频功率开关管S2发射极与集电极之间还并联有第二功率元件缓冲电容CS2，第三高频功率开关管S3发射极与集电极之间还并联有第三功率元件缓冲电容CS3，第四高频功率开关管S4发射极与集电极之间还并联有第四功率元件缓冲电容CS4，第三高频功率开关管S3集电极与进线滤波电容CF1负端相连，第一高频功率开关管S1发射极与进线滤波电容CF1正端相连；所述第一输出整流桥VD1包括串联的第五二极管D5、第六二极管D6，第二输出整流桥VD2包括串联的第七二极管D7、第八二极管D8，第五二极管D5负极、第七二极管D7负极与输出滤波电感LF2输入端相连，输出滤波电感LF2输出端经输出电流传感器SC2与装置输出端正极F相连，第六二极管D6阳极、第八二极管D8阳极与装置输出端负极G相连,高频变压器TB1原边与偏磁检测电流传感器SC0串接后跨接于第一高频功率开关管S1发射极与第二高频功率开关管S2发射极之间，高频变压器TB1次边跨接于第五二极管D5阳极、第七二极管D7阳极之间，输出滤波电容CF2、输出电压传感器SV2并联后跨接于输出滤波电感LF2输出端与输出负极G之间，进线电流传感器SC1检测输出端、输出电流传感器SC2检测输出端、输入电压传感器SV1检测输出端、输出电压传感器SV2检测输出端均与微机控制器MC采样输入口连接。

工作时，微机控制器MC控制第一高频功率开关管S1、第二高频功率开关管S2、第三高频功率开关管S3、第四高频功率开关管S4的驱动脉冲，将从线网正端A输入的直流电源逆变成高频交流电源,高频交流电源通过高频变压器TB1隔离后再经第一输出整流桥VD1、第二输出整流桥VD2整流变成直流电源输出,微机控制器MC通过实时输入电压传感器SV1、输出电压传感器SV2的变化，动态控制第一高频功率开关管S1、第二高频功率开关管S2、第三高频功率开关管S3、第四高频功率开关管S4的驱动脉冲，从而实现输出电压的稳定。

参照图2、3，第一高频功率开关器件VG1的第一高频功率开关管S1、第三高频功率开关器件VG3的第三高频功率开关管S3由互补的驱动信号驱动；第二高频功率开关器件VG2的第二高频功率开关管S2、第四高频功率开关器件VG4的第四高频功率开关管S4由互补的驱动信号驱动；工作中，第一逆变半桥、第二逆变半桥都工作于180°导电方式，将第一逆变半桥驱动信号S(A)固定，将第二逆变半桥施以超前一定角度θ的驱动信号S(B)，θ可在0-180°变化，减小θ，便可减小高频变压器TB1原边输入电压U(TB1)，增大θ，便可增大高频变压器TB1原边输入电压U(TB1)，由此便可改变装置输出电压；微机控制器MC通过实时检测装置输出电压，当装置输出电压降低时，便增加θ，当电压升高时，便减小θ，从而维持装置输出电压稳定；同时当微机控制器MC检测到偏磁检测电流传感器SC0输出的正负半波相差超出一定范围，微机控制器MC便调节逆变桥B的驱动脉冲宽度，维持高频变压器TB1输入交流电流正、负半波平衡，减小变压器偏磁带来的危害。

以上只是本发明的一种实施方式，一个优选示范例。本发明申请请求保护的范围并不只限于所述实施方式。凡与本实施例等效的技术方案均属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种大型矿用电力机车辅助系统直流电源稳压装置，其特征在于，包括线网电压进线滤波电感、进线电流传感器、进线滤波电容、输入电压传感器、高频功率逆变桥、高频变压器、偏磁检测电流传感器、第一输出整流桥、第二输出整流桥、输出滤波电容、输出电压传感器、输出电流传感器以及微机控制器,所述进线滤波电容与进线滤波电感、进线电流传感器串接后跨接于线网正端和线网负端之间；输入电压传感器与进线滤波电容并联连接；所述高频功率逆变桥包括第一高频功率开关器件、第二高频功率开关器件、第三高频功率开关器件、第四高频功率开关器件，第一高频功率开关器件包括第一高频功率开关管、第一二极管，第二高频功率开关器件包括第二高频功率开关管、第二二极管，第三高频功率开关器件包括第三高频功率开关管、第三二极管，第四高频功率开关器件包括第四高频功率开关管、第四二极管，第一高频功率开关器件与第三高频功率开关器件串联形成第一逆变半桥，第二高频功率开关器件与第四高频功率开关器件串联形成第二逆变半桥，第一高频功率开关管发射极与第三高频功率开关管集电极相连，第一高频功率开关管集电极与第二高频功率开关管发射极相连，第二高频功率开关管集电极与第四高频功率开关管发射极相连，第一高频功率开关管发射极与集电极之间反向并联第一二极管，第二高频功率开关管发射极与集电极之间反向并联第二二极管，第三高频功率开关管发射极与集电极之间反向并联第三二极管，第四高频功率开关管发射极与集电极之间反向并联第四二极管，第一高频功率开关管发射极与集电极之间还并联有第一功率元件缓冲电容，第二高频功率开关管发射极与集电极之间还并联有第二功率元件缓冲电容，第三高频功率开关管发射极与集电极之间还并联有第三功率元件缓冲电容，第四高频功率开关管发射极与集电极之间还并联有第四功率元件缓冲电容，第三高频功率开关管集电极与进线滤波电容负端相连，第一高频功率开关管发射极与进线滤波电容正端相连；所述第一输出整流桥包括串联的第五二极管、第六二极管，第二输出整流桥包括串联的第七二极管、第八二极管，第五二极管负极、第七二极管负极与输出滤波电感输入端相连，输出滤波电感输出端经输出电流传感器与装置输出端正极相连，第六二极管阳极、第八二极管阳极与输出负极相连,高频变压器原边与偏磁检测电流传感器串接后跨接于第一高频功率开关管发射极与第二高频功率开关管发射极之间，高频变压器次边跨接于第五二极管阳极、第七二极管阳极之间，输出滤波电容、输出电压传感器并联后跨接于输出滤波电感输出端与装置输出端负极之间，进线电流传感器检测输出端、输出电流传感器检测输出端、输入电压传感器检测输出端、输出电压传感器检测输出端均与微机控制器的采样输入口连接。