CN113451974A - 一种模块化的滑触线交流融冰控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种模块化的滑触线交流融冰控制器，包括控制器主电路，控制器主电路由控制器模块构成，控制器模块包含模块主电路，模块主电路包括整流电路、中间直流环节电路、逆变电路和高频变压器，整流电路由功率二极管构成，中间直流环节电路由电容器和电阻器构成，逆变电路由单向逆变器组成，单向逆变器由功率晶体管构成；本发明的控制器模块采用交流电转直流电后再次转交流电，相比与传统的直流融冰控制器来说，减少了变压器后级的整流和滤波电路，硬件复杂度大大降低，成本亦大大降低，同时，逆变器模块化且共用整流电路，模块化使得滑触线数量不受限制，可根据实际应用中滑触线的根数自由、灵活配置控制器模块，成本亦进一步降低。

Description

一种模块化的滑触线交流融冰控制器
技术领域
本发明涉及起重机配套电气设备技术领域，尤其涉及一种模块化的滑触线交流融冰控制器。
背景技术
起重机是指在一定范围内垂直提升和水平搬运重物的多动作起重机械，又称天车、航吊或吊车，有的起重机工作特点是做间歇性运动，即在一个工作循环中取料、运移、卸载等动作的相应机构是交替工作的，起重机在市场上的发展和使用越来越广泛；
滑触线是起重机供电侧的重要组成部分，冬季由于环境温度降低至0℃以下，经常出现滑触线结冰现象，影响起重机的正常使用，但在以起重机为代表的低压应用中，滑触线融冰技术目前尚属空白，因此，本发明提出一种模块化的滑触线交流融冰控制器以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提出一种模块化的滑触线交流融冰控制器，该模块化的滑触线交流融冰控制器采用通用模块化结构，体积小，可靠性高，单路路380V交流电压输入，多路12~36V交流电输出。输出低压大电流施加在每根滑触线两端进行加热，使得滑触线温度升高融化表面结冰。
为实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：一种模块化的滑触线交流融冰控制器，包括控制器主电路，所述控制器主电路由控制器模块构成，所述控制器模块包含模块主电路，所述模块主电路包括整流电路、中间直流环节电路、逆变电路和高频变压器，所述整流电路由功率二极管构成，将三相交流输入变换为六脉波直流电，所述中间直流环节电路由电容器和电阻器构成，电容器用于中间直流环节电路的储能和滤波，电阻器对电容器进行均压，所述逆变电路由单向逆变器组成，所述单向逆变器由功率晶体管构成，把中间直流环节电路的直流电变换为高频的单相交流电。
进一步改进在于：所述控制器模块设有多组，多组所述控制器模块输入端并联，构成交流380V/50Hz单路输入电压及多路低压交流输出电压的控制器主电路。
进一步改进在于：所述功率二极管设有六组，六组所述功率二极管分别为VD1二极管、VD2二极管、VD3二极管、VD4二极管、VD5二极管和VD6二极管，所述功率二极管分别并联在模块主电路上。
进一步改进在于：所述电容器和电阻器分别设有两组，两组所述电容器为C1电容器和C2电容器，两组所述电阻器为R1电阻器和R2电阻器，所述电容器为电解电容器和薄膜电容器中的一种，所述电容器并联在模块主电路上，所述电阻器分别并联在电容器两端。
进一步改进在于：所述功率晶体管为功率绝缘双极型晶体管和功率金属氧化物半导体场效应晶体管中的一种，所述功率晶体管设有四组，四组所述功率晶体管为V11晶体管、V12晶体管、V13晶体管和V14晶体管。
进一步改进在于：所述功率晶体管并联在高频变压器输入端同时与模块主电路并联，所述功率晶体管利用嵌入式软件和硬件控制其开通和断路，开关频率为20-50kHz，所述逆变电路与高频变压器之间设有Lar1电感，所述高频变压器与滑触线之间设有Lbr1电感，所述Lar1电感、Lbr1电感用于V11晶体管、V12晶体管、V13晶体管和V14晶体管开通和关断时的谐振，实现全桥软开关逆变。
进一步改进在于：所述高频变压器为单副边结构，把逆变器输出的交流电降压至12-36V电压。
本发明的有益效果为：本发明的控制器模块采用交流电转直流电后再次转交流电，相比与传统的直流融冰控制器来说，减少了变压器后级的整流和滤波电路，硬件复杂度大大降低，成本亦大大降低，高频化使得整个高频变压器的体积大大减小，从而实现了整个装置的小型化，同时，高频化也使得装置的噪声得到有效消除；所述Lar1电感、Lbr1电感用于V11晶体管、V12晶体管、V13晶体管和V14晶体管开通和关断时的谐振，实现全桥软开关逆变，即通过改进移相全桥软开关逆变该电路大大降低由于逆变器高频化带来的晶体管开通和关断损耗；模块化使得滑触线数量不受限制，可根据实际应用中滑触线的根数自由、灵活配置控制器模块。
附图说明
图1为本发明控制器主电路和模块主电路原理图。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明做进一步详述，本实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例1
根据图1所示，本实施例提供了一种模块化的滑触线交流融冰控制器，包括控制器主电路，所述控制器主电路由控制器模块构成，所述控制器模块包含模块主电路，所述模块主电路包括整流电路、中间直流环节电路、逆变电路和高频变压器，所述整流电路由功率二极管构成，将三相交流输入变换为六脉波直流电，所述中间直流环节电路由电容器和电阻器构成，电容器用于中间直流环节电路的储能和滤波，电阻器对电容器进行均压，所述逆变电路由单向逆变器组成，所述单向逆变器由功率晶体管构成，把中间直流环节电路的直流电变换为高频的单相交流电。
所述控制器模块设有多组，多组所述控制器模块输入端并联，构成交流380V/50Hz单路输入电压及多路低压交流输出电压的控制器主电路。
所述功率二极管设有六组，六组所述功率二极管分别为VD1二极管、VD2二极管、VD3二极管、VD4二极管、VD5二极管和VD6二极管，所述功率二极管分别并联在模块主电路上。
所述电容器和电阻器分别设有两组，两组所述电容器为C1电容器和C2电容器，两组所述电阻器为R1电阻器和R2电阻器，所述电容器为电解电容器，所述电容器并联在模块主电路上，所述电阻器分别并联在电容器两端。
所述功率晶体管为功率绝缘双极型晶体管，所述功率晶体管设有四组，四组所述功率晶体管为V11晶体管、V12晶体管、V13晶体管和V14晶体管。
所述功率晶体管并联在高频变压器输入端同时与模块主电路并联，所述功率晶体管利用嵌入式软件和硬件控制其开通和断路，开关频率为20-50kHz，所述逆变电路与高频变压器之间设有Lar1电感，所述高频变压器与滑触线之间设有Lbr1电感，所述Lar1电感、Lbr1电感用于V11晶体管、V12晶体管、V13晶体管和V14晶体管开通和关断时的谐振，实现全桥软开关逆变。
所述高频变压器为单副边结构，把逆变器输出的交流电降压至12-36V的电压。
实施例2
根据图1所示，本实施例提供了一种模块化的滑触线交流融冰控制器，包括控制器主电路，所述控制器主电路由控制器模块构成，所述控制器模块包含模块主电路，所述模块主电路包括整流电路、中间直流环节电路、逆变电路和高频变压器，所述整流电路由功率二极管构成，将三相交流输入变换为六脉波直流电，所述中间直流环节电路由电容器和电阻器构成，电容器用于中间直流环节电路的储能和滤波，电阻器对电容器进行均压，所述逆变电路由单向逆变器组成，所述单向逆变器由功率晶体管构成，把中间直流环节电路的直流电变换为高频的单相交流电。
所述控制器模块设有多组，多组所述控制器模块输入端并联，构成交流380V/50Hz单路输入电压及多路低压交流输出电压的控制器主电路。
所述功率二极管设有六组，六组所述功率二极管分别为VD1二极管、VD2二极管、VD3二极管、VD4二极管、VD5二极管和VD6二极管，所述功率二极管分别并联在模块主电路上。
所述电容器和电阻器分别设有两组，两组所述电容器为C1电容器和C2电容器，两组所述电阻器为R1电阻器和R2电阻器，所述电容器为电解电容器，所述电容器并联在模块主电路上，所述电阻器分别并联在电容器两端。
所述功率晶体管为功率金属氧化物半导体场效应晶体管，所述功率晶体管设有四组，四组所述功率晶体管为V11晶体管、V12晶体管、V13晶体管和V14晶体管。
所述功率晶体管并联在高频变压器输入端同时与模块主电路并联，所述功率晶体管利用嵌入式软件和硬件控制其开通和断路，开关频率为20-50kHz；所述逆变电路与高频变压器之间设有Lar1电感，所述高频变压器与滑触线之间设有Lbr1电感，所述Lar1电感、Lbr1电感用于V11晶体管、V12晶体管、V13晶体管和V14晶体管开通和关断时的谐振，实现全桥软开关逆变。
所述高频变压器为单副边结构，把逆变器输出的交流电降压至12-36V电压。
实施例3
根据图1所示，本实施例提供了一种模块化的滑触线交流融冰控制器，包括控制器主电路，所述控制器主电路由控制器模块构成，所述控制器模块包含模块主电路，所述模块主电路包括整流电路、中间直流环节电路、逆变电路和高频变压器，所述整流电路由功率二极管构成，将三相交流输入变换为六脉波直流电，所述中间直流环节电路由电容器和电阻器构成，电容器用于中间直流环节电路的储能和滤波，电阻器对电容器进行均压，所述逆变电路由单向逆变器组成，所述单向逆变器由功率晶体管构成，把中间直流环节电路的直流电变换为高频的单相交流电。
所述控制器模块设有多组，多组所述控制器模块输入端并联，构成交流380V/50Hz单路输入电压及多路低压交流输出电压的控制器主电路。
所述功率二极管设有六组，六组所述功率二极管分别为VD1二极管、VD2二极管、VD3二极管、VD4二极管、VD5二极管和VD6二极管，所述功率二极管分别并联在模块主电路上。
所述电容器和电阻器分别设有两组，两组所述电容器为C1电容器和C2电容器，两组所述电阻器为R1电阻器和R2电阻器，所述电容器为薄膜电容器，所述电容器并联在模块主电路上，所述电阻器分别并联在电容器两端。
所述功率晶体管为功率绝缘双极型晶体管，所述功率晶体管设有四组，四组所述功率晶体管为V11晶体管、V12晶体管、V13晶体管和V14晶体管。
所述功率晶体管并联在高频变压器输入端同时与模块主电路并联，所述功率晶体管利用嵌入式软件和硬件控制其开通和断路，开关频率为20-50kHz；所述逆变电路与高频变压器之间设有Lar1电感，所述高频变压器与滑触线之间设有Lbr1电感，所述Lar1电感、Lbr1电感用于V11晶体管、V12晶体管、V13晶体管和V14晶体管开通和关断时的谐振，实现全桥软开关逆变。
所述高频变压器为单副边结构，把逆变器输出的交流电降压至12-36V电压。
实施例4
根据图1所示，本实施例提供了一种模块化的滑触线交流融冰控制器，包括控制器主电路，所述控制器主电路由控制器模块构成，所述控制器模块包含模块主电路，所述模块主电路包括整流电路、中间直流环节电路、逆变电路和高频变压器，所述整流电路由功率二极管构成，将三相交流输入变换为六脉波直流电，所述中间直流环节电路由电容器和电阻器构成，电容器用于中间直流环节电路的储能和滤波，电阻器对电容器进行均压，所述逆变电路由单向逆变器组成，所述单向逆变器由功率晶体管构成，把中间直流环节电路的直流电变换为高频的单相交流电。
所述控制器模块设有多组，多组所述控制器模块输入端并联，构成交流380V/50Hz单路输入电压及多路低压交流输出电压的控制器主电路。
所述功率二极管设有六组，六组所述功率二极管分别为VD1二极管、VD2二极管、VD3二极管、VD4二极管、VD5二极管和VD6二极管，所述功率二极管分别并联在模块主电路上。
所述电容器和电阻器分别设有两组，两组所述电容器为C1电容器和C2电容器，两组所述电阻器为R1电阻器和R2电阻器，所述电容器为薄膜电容器，所述电容器并联在模块主电路上，所述电阻器分别并联在电容器两端。
所述功率晶体管为功率金属氧化物半导体场效应晶体管，所述功率晶体管设有四组，四组所述功率晶体管为V11晶体管、V12晶体管、V13晶体管和V14晶体管。
所述功率晶体管并联在高频变压器输入端同时与模块主电路并联，所述功率晶体管利用嵌入式软件和硬件控制其开通和断路，开关频率为20-50kHz；所述逆变电路与高频变压器之间设有Lar1电感，所述高频变压器与滑触线之间设有Lbr1电感，所述Lar1电感、Lbr1电感用于V11晶体管、V12晶体管、V13晶体管和V14晶体管开通和关断时的谐振，实现全桥软开关逆变。
当设置多电路时，每路中的四组所述功率晶体管为Vn1晶体管、Vn2晶体管、Vn3晶体管和Vn4晶体管,此时，所述逆变电路与高频变压器之间设有Larn电感，所述高频变压器与滑触线之间设有Lbrn电感，所述Larn电感、Lbrn电感用于Vn1晶体管、Vn2晶体管、Vn3晶体管和Vn4晶体管开通和关断时的谐振，实现全桥软开关逆变。
所述高频变压器为单副边结构，把逆变器输出的交流电降压至12-36V电压。
该模块化的滑触线交流融冰控制器的控制器模块采用交流电转直流电后再次转交流电，相比与传统的直流融冰控制器来说，减少了变压器后级的整流和滤波电路，硬件复杂度大大降低，成本亦大大降低，高频化使得整个高频变压器的体积大大减小，从而实现了整个装置的小型化，同时，高频化也使得装置的噪声得到有效消除；改进的移相全桥软开关逆变电路可大大降低由于逆变器高频化带来的晶体管开通和关断损耗；模块化使得滑触线数量不受限制，可根据实际应用中滑触线的根数自由、灵活配置控制器模块。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种模块化的滑触线交流融冰控制器，其特征在于：包括控制器主电路，所述控制器主电路由控制器模块构成，所述控制器模块包含模块主电路，所述模块主电路包括整流电路、中间直流环节电路、逆变电路和高频变压器，所述整流电路由功率二极管构成，将三相交流输入变换为六脉波直流电，所述中间直流环节电路由电容器和电阻器构成，电容器用于中间直流环节电路的储能和滤波，电阻器对电容器进行均压，所述逆变电路由单向逆变器组成，所述单向逆变器由功率晶体管构成，把中间直流环节电路的直流电变换为高频的单相交流电；
所述功率晶体管设有四组，四组所述功率晶体管为V11晶体管、V12晶体管、V13晶体管和V14晶体管；所述功率晶体管并联在高频变压器输入端同时与模块主电路并联，所述功率晶体管利用嵌入式软件和硬件控制其开通和断路，开关频率为20-50kHz；
所述逆变电路与高频变压器之间设有Lar1电感，所述高频变压器与滑触线之间设有Lbr1电感，所述Lar1电感、Lbr1电感用于V11晶体管、V12晶体管、V13晶体管和V14晶体管开通和关断时的谐振，实现全桥软开关逆变。
2.根据权利要求1所述的一种模块化的滑触线交流融冰控制器，其特征在于：所述控制器模块设有多组，多组所述控制器模块输入端并联，构成交流380V/50Hz单路输入电压及多路低压交流输出电压的控制器主电路。
3.根据权利要求1所述的一种模块化的滑触线交流融冰控制器，其特征在于：所述功率二极管设有六组，六组所述功率二极管分别为VD1二极管、VD2二极管、VD3二极管、VD4二极管、VD5二极管和VD6二极管，所述功率二极管分别并联在模块主电路上。
4.根据权利要求1所述的一种模块化的滑触线交流融冰控制器，其特征在于：所述电容器和电阻器分别设有两组，两组所述电容器为C1电容器和C2电容器，两组所述电阻器为R1电阻器和R2电阻器，所述电容器为电解电容器和薄膜电容器中的一种，所述电容器并联在模块主电路上，所述电阻器分别并联在电容器两端。
5.根据权利要求1所述的一种模块化的滑触线交流融冰控制器，其特征在于：所述功率晶体管为功率绝缘双极型晶体管和功率金属氧化物半导体场效应晶体管中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种模块化的滑触线交流融冰控制器，其特征在于：所述高频变压器为单副边结构，把逆变器输出的交流电降压至12-36V电压。
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