CN201298811Y - 直流斩波稳压电源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种直流斩波稳压电源装置，是由箱体、冷却风机、输入电压取样、输出电压取样、故障可控硅、输入可控硅、输入端子、电抗器端子、斩波功率管、电流检测霍耳、散热器、输入电容、二极管模块、均压及充电电阻、输出电容、输出端子构成。本实用新型主回路采用重叠式母板结构，最大限度的减小了布线电感和干扰，降低了功率器件的di/dt、du/dt，保证了功率器件的可靠工作。解决运输供电系统供电线路长，网压波动大，机车在重载上坡高速运行时牵引力不足的问题。

Description

直流斩波稳压电源装置

技术领域

本实用新型涉及一种直流斩波稳压电源装置，适用于煤矿及其他矿山架线式电力机车供电系统。

背景技术

随着经济社会的发展，煤矿、冶金等矿山企业的产能在逐渐提高，运输量逐年增加，原来设计的供电网络已不能适应社会经济生产发展的需求。若要更改供电网络，将要有不菲的投入，而且要停产，对生产造成影响。本装置安装在运输机车的受电输入侧。随着电力电子技术的发展，高频率可关断，大功率的电力电子产品走向成熟，结合计算机智能控制，采用直流斩波技术来提高供电质量，提高运输机车的牵引特性，具有投资小，见效快，不影响生产的优点。

发明内容

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现：

一种直流斩波稳压电源装置，是由箱体、冷却风机、输入电压取样、输出电压取样、故障可控硅、输入可控硅、输入端子、电抗器端子、斩波功率管、电流检测霍耳、散热器、输入电容、二极管模块、均压及充电电阻、输出电容、输出端子构成。主回路采用箱体式重叠式母板结构，功率器件装在箱体内散热器上，散热器后面置有冷却风机，箱体左侧输出端子，右侧为电源输入正极；电源经输入端子供电进来，先通过充电电阻把电压加到输入电容和斩波功率管上，输入可控硅接均压及充电电阻，直流电直接供给电容和斩波功率管IGBT，同时由控制板发出驱动信号，驱动斩波功率管，输出由电压取样检测并反馈给计算机，计算机根据输入电压取样和输出电压取样的反馈值，调节斩波功率管的占空比；外接电抗器接在电抗器端子上，由电流检测霍耳控制流过的电流，电抗器端子输出接在输出端子上，可控硅并接在输入电源上，二极管模块内有两路，一路串接在充电回路中，另一路并在斩波单元的正负极上。

本实用新型各功率器件的功能及作用：

1、箱体：采用3mm钢板压制、焊接而成，保证了整个装置的坚固性。

2、冷却风机：装置采用强制风冷，由风机带走功率元件损耗产生的热量，保证元件正常工作。

3、输入电压取样：检测输入电压供控制板进行电压调节。

4、输出电压取样：检测输出电压，控制板根据负载变化对功率管占空比适时调节，保证输出电压稳定。

5、故障可控硅：当系统发生故障时，若输出电压不能控制，控制板将输出触发信号，此可控硅导通，使输入侧开关跳闸，防止故障扩大。

6、输入可控硅：系统启动时经充电电阻给输入电容充电，当电压升到控制板的工作值时，控制板工作，系统要运行时，由控制板发出触发脉冲，可控硅工作，短接充电电阻，经可控硅为系统提供电流。

7、输入端子：用来接本斩波系统的馈电电源。

8、电抗器端子：接外置电抗器的输入端，此端子有四个，分别接四个外置电抗器。

9、主功率元件：由4个双单元IGBT构成。

10、霍耳传感器：用于检测输出电流，来控制斩波器工作和过电流故障保护。

11、散热器：功率器件全部直接安装在散热器面上，并在接触面涂上导热硅脂，保证功率器件产生的损耗热量传导到散热器上，散热器采用翅片式铝合金高导热型，风机安装在翅片顶部，采用抽板式风冷却，空气由翅片底部进入，经过整个翅片从顶部抽出，保证功率器件产生的热量被随时带走，翅片外侧由外侧由密封板压紧在翅片上，保证冷却空气经过整个翅片，从下面进风，上面出风，进风和出风之间还加一道隔离板，使抽出的热空气不被直接从出风口吸入。

12、输入电容：斩波单元的瞬时功率由电容来提供。

13、二极管模块：利用其单向导电防止负载反向电压干扰斩波单元正常工作。

14、均压及充电电阻：本装置输入电容由三路串联，输出两路串联，均压电阻并在电容两端，补偿由于电容漏电流造成的电压不均衡。充电电阻用来限制装置启动时对内部电容的充电电流。

15、输出电容：利用其滤波作用将斩波后脉冲电压平滑为直流供负载使用。

16、输出端子：斩波后输出端子，负载馈电端。

本装置的优点：

1、主回路采用重叠式母板结构，最大限度的减小了布线电感和干扰，降低了功率器件的di/dt、du/dt，保证了功率器件的可靠工作。

2、整个装置安装于弹性缓冲器上，吸收了车辆运行过程中各个方向的振动，保证了装置内功率器件和连接件的紧固。

3、内部连接全部使用铜板并挂锡，利用铜排的延张性吸收了由于热胀冷缩对功率管的应力，同时最大限度的减小了由于连接电阻造成的发热。

4、外置式电抗器结构，使装置结构紧凑，构成灵活，根据不同功率要求适应能力强，二次开发周期短。

本装置的有益效果

1、解决了供电网络电压波动大，特性软的问题。

2、采用高频开关技术，可靠性高，适应能力强的特点，对原有设备的改造具有投资省，见效快，具有广泛的应用前景。

附图说明

图1是本实用新型示意图。

具体实施方式

直流斩波稳压电源装置采用箱体式结构，风冷却方式，功率器件直接安装在箱体内散热器上，散热器后面由风机带走功率器件产生的损耗热量。功率器件采用日本三菱公司CM400DY-34A型号的IGBT，采用峰值型斩波方式，由计算机智能控制，有4路并联工作，每路在一个周期内工作90度，当第一路工作时，控制其IGBT导通，电流上升，能量存储在电感中，同时由霍耳检测其电流，当电流达到设定值时，控制IGBT关断，下一路导通，在360度周期内每路工作一次。存储在电感中的能量通过输出电容的滤波作用，成为平滑的稳定直流电，供给电力机车使用。本装置的容量达到350KVA，频率达到8KHZ。功率管由计算机智能控制板来驱动，控制板产生的PWM开关脉冲，根据输入电压和输出负载的变化，适时调节占空比，通过驱动功率管的开关作用，输出产生脉宽同步变化的电压信号，经过电容的滤波作用，输出电压稳定在设定值。主回路采用独特的重叠式母板结构，箱体左侧16为输出端子，右侧7为电源输入正极，输入负极和右侧输出负极共用。直流电源输入和输出垂直布置，这些都是大限度的减小了布线电感和干扰，保证了整个装置的可靠性。其工作过程是：当电源经输入端子7供电进来以后，先通过充电电阻14把电压加到输入电容12和斩波功率管9上，此时控制线路有电，当需要运行装置时，控制板发出信号，打开直流开关---输入可控硅6接充电电阻14，此时直流电直接供给电容12和主功率器件IGBT，同时由控制板发出驱动信号，驱动主功率器件9，输出由电压取样4检测并反馈给计算机。计算机根据输入电压取样3和输出电压取样4的反馈值，适时调节斩波功率管9的占空比，使输出电压稳定在设定值上。功率元件全部安装在散热器11上，其工作时产生的损耗热量由风机2带走。功率管工作时的瞬时能量由输入电容12提供。外接电抗器接在电抗器端子8上，由电流检测霍耳10来控制流过的电流，电抗器输出接在输出端子16上，其斩波时存储的能量，经输出电容15的滤波作用，变为直流电供负载使用。故障可控硅5并接在输入电源上，当斩波管损坏或其它原因造成输出电压不受控制时，由计算机发出触发信号，故障可控硅5导通，迫使输入开关跳闸，防止故障扩大，以免对供电负载造成影响。二极管模块13内有两路，一路串接在充电回路中，防止斩波单元工作时的反向电压回到电网，另一路并在斩波单元的正负极上，对线路杂散电感提供放电回路。

Claims (1)

1、一种直流斩波稳压电源装置，是由箱体(1)、冷却风机(2)、输入电压取样(3)、输出电压取样(4)、故障可控硅(5)、输入可控硅(6)、输入端子(7)、电抗器端子(8)、斩波功率管(9)、电流检测霍耳(10)、散热器(11)、输入电容(12)、二极管模块(13)、均压及充电电阻(14)、输出电容(15)、输出端子(16)构成，其特征是主回路采用箱体式重叠式母板结构，功率器件装在箱体内散热器(11)上，散热器(11)后面置有冷却风机(2)，箱体左侧为输出端子(16)，右侧为电源输入端子(7)；电源经输入端子(7)供电进来，先通过均压及充电电阻(14)把电压加到输入电容(12)和斩波功率管(9)上，控制板发出信号，打开直流开关---输入可控硅(6)接均压及充电电阻(14)，直流电直接供给电容(12)和斩波功率管(9)，同时由控制板发出驱动信号，驱动斩波功率管(9)，输出电压取样(4)检测并反馈给计算机，计算机根据输入电压取样(3)和输出电压取样(4)的反馈值，调节斩波功率管(9)的占空比；外接电抗器接在电抗器端子(8)上，由电流检测霍耳(10)来控制流过的电流，电抗器输出接在输出端子(16)上，可控硅(5)并接在输入电源上；二极管模块(13)内有两路，一路串接在充电回路中，另一路并在斩波单元的正负极上。

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