CN1042279C - 车用低压直流变频装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车用低压直流变频装置。本装置的特征在于使直流电源通过滤波抗干扰部分，再将上述直流升压部分输出的较高电压的直流驱动变频部分，而输出所需的交流电。由于使用本装置启动交流电动机时系变调速方式工作，故本装置所受冲击很小，因此可大大减小功率裕量以降低制造成本，提高可靠性。本发明的装置可用于铁路内燃机车牵引的各种车辆、载重汽车以及其他只有直流电源而又需交流电驱动交流电机的场合。

Description

车用低压直流变频装置

本发明涉及一种直流变频装置，具体地说，涉及将内燃机车、汽车等车内提供的低压直流电源转换成可供车内的空调系统，冰箱等的交流电动机用的交流电源的变频装置。

铁路牵引车辆，例如内燃机车提供的电源是直流96V，波动范围一般为80-130V。车辆上除有许多直流电动机外，有时还必须使用各种交流电动机，例如空调系统，冰箱等都是如此。现有技术的将直流电源变换成交流电源通常采用逆变器，直接把直流变成固定频率为50Hz或60Hz的交流电220V或380V等。上述可简称之为DC-AC方案，其缺点是电机启动时冲击电流很大，往往因此导致逆变器损坏。为此，所用的逆变器需有很大的功率裕量，这会使逆变器造价大大上升。

本发明的目的是提供一种车用低压直流变频装置，用以把车内所能提供的直流电源予以升压，再驱动普通变频器，从而输出交流电源。

本发明目的是这样实现的：一种车用低压直流变频装置，它包括直流变频部分，其特征在于，还包括：滤波抗干扰部分和直流升压部分，直流电源通过至少一个滤波抗干扰部分施加于至少一个直流升压部分，而上述直流升压部分将升高了电压的直流电驱动变频部分把直流电变换成所需的交流电源。本发明的上述技术方案是将车辆内所能提供的低压直流电源，通过直流升压，再驱动常用的变频器，可称之为DC-DC-AC方案来完成变换成交流电源供给车辆中交流电动机使用。这是一种具有显著效果的改进。

通过上述的DC-DC-AC技术方案，本发明装置输出的交流源当用于启动电动机时，因变调速，DC-DC部分所受冲击很小，所以功率裕量不必很大，这样就可以降低变频装置的制造成本。还由于本装置所用技术是十分成熟的变频器，所以可靠性很高。本发明的装置可用于铁路上由内燃机车牵引的各种车辆、各类汽车以及其它只有直流电源而又需交流电驱动交流电机的场合。

下面将参照附图，详细说明本发明的车用低压直流变频装置。

图1是本发明的一个实施例的电路原理图；

图2是上述图1中升压部分采用的另一种电路图；

图3是上述图1中升压部分采用的又一种电路图；

首先参照图1，说明本发明的一个实施例的电路原理图。如图1所示，其中虚线方框[Ⅰ]表示抗干抗部分，它由电感L1、电容C1和可调电阻器W组成的滤波网络。铁芯电感L1一端接直流电源正端，另一端接电容C1和可调电阻器W，而电容C1和该电阻器W的另一端则与直流电源负端相连接。本领域的技术人员都清楚，由电感、电容和电阻组成的滤波抗干扰网络有很多种，而且还可有多级。

图1所示的虚线方框[Ⅱ]表示直流升压部分。该升压部分是一种由电感L2、三极管T1，二极管D1、电阻R2与R3以及电容C2构成的典型并联开关稳压电源电路或称之为升压变换器。该电感L2的端A接抗干扰部分的直流电压正端，而L2的另一端接二极管D1的正极与三极管T1的集极。该二极管D1的负极输出的是升压了的直流电压的正极端C。此正极端C与负端D间接有串联的电阻R2和R3，以及电容C3。三极管T1作为开关元件，其基极接控制器的控制信号输出端，其射极与负端D(即B)相连接，还有，该控制器的输入电压取自电阻R2和R3间的节点。上述的升压部分是这样工作的，当控制器的控制信号使晶体三极管T1导通时，直流电源提供的电流流过电感L2，且储能于电感L2中。当三极管T1被关断时，电感L2释放出能量，流过二极管D1输出直流电能，而输出的电压大于输入电压数倍。本装置的升压部分抗干扰能力很强。这是由于当电源输入端有高电压窜入时，可直接从二极管D1到电源输出，而三极管T1会自动关断。至于控制器，它可采用UC 3842或T 1494之类的典型集成电路组件。

图1所示的虚线方框(Ⅲ)表示变频部分。该变频部分可采用市售的普通变频器，例如富士(FUJI)GP、E7系列变频器，或者三垦(SANKEN)的SVF、MF系列变频器直接接到升压部分的端C和D之间，把已升高了电压的直流变换成供交流电动机所需的交流电源。

接着参照图2，说明本发明的变频装置中的升压部分采用的另一种电路。该图中的电路是一种正激变换型升压电路。变压器TR1的初级线圈一端接三极管T2集极，T2的射极接二极管D2正极，D2的负极又接到TR1初级线圈的另一端构成回路。三极管T2的基极接控制器的控制信号输出端，而控制器的输入端则接直流输出端C与D间的串联电阻R4和R5间的节点。输入的正端A位于变压器TR1的初级线圈的中点，负端B为二极管D2正极、三极管T2的射极与控制器的公共节点。该变压器TR1的次级线圈的一端依次串接正向二极管D3和电感L3，电感L3的另一端作为直流输出正端C。在直流电压输出端C和D之间接电容C3及串接的电阻R4和R5。此外，在二极管D3和电感L3间的节点设有一个稳压二极管D4。上述的电路是这样工作的，当三极管T2导通时，变压器TR1的初级将能量传到次级，并升压。此时二极管D3导通，次级的电感L3、电容C3为滤波系统，可得到平滑的直流。当三极管T2关断时，变压器TR1中的漏感等所储存的能量通过二极管D2入地回收。

接着参照图3，说明本发明的又一种升压电路。这是一种推挽变换型升压电路。该电路的结构如下：两个推挽式连接的三极管T3和T4，其集极通过变压器TR2的初级线圈互连。该变压器TR2的中点和该T3与T4互连的射极分别为直流输入的正端A和负端B。控制器的两个相反控制信号输出端分别接到三极管T3和T4的基极。变压器TR2的次级线圈两端分别串接一个正向二极管D5、D6，而该D5和D6的负极都与电感L4的一端相连接，此电感L4的另一端作为直流输出正端C。另外，变压器TR2的次级线圈中点作为输出负端D。电容C4和串联的电阻R6与R7接在输出端C和D之间。串联电阻R6与R7的节点输出电压加于控制器输入端的比较器上。

通过上面的具体实施例来说明本发明的装置，不应认为本发明仅限于此。本领域技术人员还可以根据本发明具有升压部分的构思而作出种种修改和变型，例如使用全桥或半桥式升压电路。因此，这些都不应认为已脱离了本发明由权利要求书限定的构思范围。

Claims (4)

1、一种车用低压直流变频装置，它包括直流变频部分，其特征在于，还包括：滤波抗干扰部分和直流升压部分，直流电源通过至少一个上述滤波抗干扰部分施加于至少一个上述直流升压部分，而上述直流升压部分将升高了电压的直流电驱动变频部分把直流电变换成所需的交流电源。

2、根据权利要求1所述的变频装置，其特征在于上述的直流升压部分是具有控制器的并联开关稳压电源电路。

3、根据权利要求2所述的变频装置，其特征在于上述的并联开关稳压电源电路由电感(L2)、晶体三极管(T1)，二极管(D1)、控制器、电阻(R2)和电阻(R3)及电容(C2)构成，上述电感(L2)的一端与直流输入的正端连接，其另一端连接到二极管(D1)的正极和三极管(T1)的集电极；上述的并联开关稳压电源电路输出的正端和负端之间连接有已串联连接的电阻(R2)和电阻(R3)、以及电容(C2)；作为开关的三极管(T1)的基极连接到控制器的控制信号输出端，而其发射极与上述输出的负端相连接以及上述控制器的电压输入端与串联连接的电阻(R2)和电阻(R3)之间的节点相连接，且上述控制器的接地端与上述输出的负端连接。

4、根据权利要求1的变频装置，其特征在于上述的整流升压部分是具有控制器的推挽变换型升压电路。

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