CN201340561Y - 基于三相脉冲整流器的直流稳压电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于三相脉冲整流器的直流稳压电源，包括主电路、检测电路和控制电路，所述的控制电路包括TMS320LF2407数字信号处理器DSP及晶振电路、电源电路、AD采样电路、PWM输出隔离电路。本实用新型增加了数字信号处理器DSP，可以对直流稳压电源进行采样、直流电压控制、交流电流控制和开关逻辑控制，使得直流稳压电源可以实现数字化处理。通过对输入的三相380V交流电压进行可控直流，得到稳定的直流600V电压。通过采用预测电流控制方法，从而使输入电流的形状接近正弦波形状并与输入电网电压同相位，从而使得交流输入功率因数接近于1，大大减小对电网的污染。

Description

基于三相脉冲整流器的直流稳压电源

技术领域

本实用新型涉及一种基于三相脉冲整流器的直流稳压电源，特别是一种在电力机车制造厂将三相380V交流电整流得到稳定的600V直流电的基于三相脉冲整流器的直流稳压电源。

背景技术

电力机车在制造厂或检修基地移动时，需要利用地面提供的动力电源来进行，这种地面电源被称为动车电源。随着我国铁路电力机车电气化的普及，直流传动电力机车已逐渐被交流传动电力机车所取代，交流传动电力机车的动车电源要求为直流600V，与直流传动电力机车对动车电源电压的要求完全不同。现在很多直流电源还是由单片机进行控制，运算速度和控制精度难以满足现行技术的控制要求，且控制方法较落后，导致输出稳定性差，谐波含量高，既对工业电网造成很大污染，又浪费了电能。

发明内容

为克服现有技术存在的上述问题，本实用新型要设计一种稳定、高效的基于三相脉冲整流器的直流稳压电源，以满足电力机车在制造厂或维修基地对动车电源的需要。

为实现上述目的，本实用新型的技术解决方案是这样实现的：一种基于三相脉冲整流器的直流稳压电源由主电路、检测电路和控制电路组成，所述的主电路包括平波电抗器电路、功率模块电路、输出滤波电路和散热风机电路，所述的检测电路包括输入三相电压检测电路、输入三相电流检测电路、输出电压电流检测电路，所述的控制电路由数字信号处理器DSP及外围电路组成。

本实用新型所述的数字信号处理器DSP是TMS320LF2407数字信号处理器。

本实用新型所述的外围电路包括晶振电路、电源电路、AD采样电路、PWM输出隔离电路。

与现有技术相比较，本实用新型具有以下有益效果：

1、由于本实用新型增加了数字信号处理器DSP，使得直流稳压电源可以实现数字化处理。通过对输入的三相380V交流电压进行可控直流，得到稳定的直流600V电压，满足了实际的需要。

2、由于本实用新型的数字信号处理器DSP可以采用一种两相静止坐标系下的预测电流控制方法，响应速度快，实际电流能在一个开关周期内跟踪上指令电流，从而使输入电流的形状接近正弦波形状并与输入电网电压同相位，从而使得交流输入功率因数接近于1，大大减小对电网的污染。

3、由于本实用新型的逻辑控制可以采用空间矢量脉宽调制SVPWM来控制整流器的开关器件，这种控制策略无须进行坐标变换，简便易行，从而降低了成本和费用，同时也减少了事故隐患。

附图说明

本实用新型共有附图2幅，其中：

图1是基于三相脉冲整流器的直流稳压电源的电路示意图。

图2是基于三相脉冲整流器的直流稳压电源的控制原理示意图。

图中，1、输入三相电压检测电路，2、平波电抗器电路，3、输入三相电流检测电路，4、功率模块电路，5、输出滤波电路，6、输出电压电流检测电路，7、散热风机电路。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行进一步说明。如图1-2所示，一种基于三相脉冲整流器的直流稳压电源，由主电路、检测电路和控制电路组成，所述的主电路包括平波电抗器电路2、功率模块电路4、输出滤波电路5和散热风机电路7，所述的检测电路包括输入三相电压检测电路1、输入三相电流检测电路3、输出电压电流检测电路6，所述的控制电路由数字信号处理器DSP及外围电路组成。所述的数字信号处理器DSP是TMS320LF2407数字信号处理器。所述的外围电路包括晶振电路、电源电路、AD采样电路、PWM输出隔离电路。

本实用新型的控制方法包括以下步骤：

A、采样：由输入三相电压检测电路1、输入三相电流检测电路3、输出电压电流检测电路6分别对直流稳压电源的输入电压、输入电流、输出电压和输出电流进行采样；

B、直流电压控制：将采样反馈的输出电压与给定参考电压比较，以其差值输入电压PI调节器，输出作为交流电流的幅值给定，如果输出电压大于或者小于给定参考电压，则通过PI调节减小或增大交流电流幅值，通过调节交流电流幅值间接调节输出电压；

C、交流电流控制：由数字信号处理器按以下算法进行实现

$i_{\mathrm{s\α}}^{*}=I_m^{*}\cos \mathrm{\θ},$ $i_{\mathrm{s\β}}^{*}=I_m^{*}\sin \mathrm{\θ}---\left(a\right)$

其中，θ为电网电压的相位

$\left\{\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{r\α}}=u_{\mathrm{s\α}}-L_s\frac{{\mathrm{di}}_{\mathrm{s\α}}}{\mathrm{dt}}\\ u_{\mathrm{r\β}}=u_{\mathrm{s\β}}-L_s\frac{{\mathrm{di}}_{\mathrm{s\β}}}{\mathrm{dt}}\end{array}\right.---\left(b\right)$

当开关频率足够高时，上式可写为

$\left\{\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{r\α}}=u_{\mathrm{s\α}}-\frac{L_s}{T_{\mathrm{PWM}}}[i_{\mathrm{s\α}}\left(t_{k+1}\right)-i_{\mathrm{s\α}}\left(t_k\right)]\\ u_{\mathrm{r\β}}=u_{\mathrm{s\β}}-\frac{L_s}{T_{\mathrm{PWM}}}[i_{\mathrm{s\β}}\left(t_{k+1}\right)-i_{\mathrm{s\β}}\left(t_k\right)]\end{array}\right.---\left(c\right)$

在一个周期内跟踪指令电流，即有

$i_{\mathrm{s\α}}\left(t_{k+1}\right)=i_{\mathrm{s\α}}^{*}\left(t_{k+1}\right),i_{\mathrm{s\β}}\left(t_{k+1}\right)=i_{\mathrm{s\β}}^{*}\left(t_{k+1}\right)---\left(d\right)$

代入(c)式可得交流侧电压控制率为

$\left\{\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{r\α}}^{*}=u_{\mathrm{s\α}}\frac{L_s}{T_{\mathrm{PWM}}}[i_{\mathrm{s\α}}^{*}\left(t_{k+1}\right)-i_{\mathrm{s\α}}\left(t_k\right)]\\ u_{\mathrm{r\β}}^{*}=u_{\mathrm{s\β}}\frac{L_s}{T_{\mathrm{PWM}}}[i_{\mathrm{s\φ}}^{*}\left(t_{k+1}\right)-i_{\mathrm{s\β}}\left(t_k\right)]\end{array}\right.---\left(e\right)$

D、开关逻辑控制：将公式(e)的计算结果作为实现所需交流电流矢量的指令电压矢量，并采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)来控制整流器的开关器件。

Claims (3)

1、一种基于三相脉冲整流器的直流稳压电源，由主电路、检测电路和控制电路组成，所述的主电路包括平波电抗器电路(2)、功率模块电路(4)、输出滤波电路(5)和散热风机电路(7)，所述的检测电路包括输入三相电压检测电路(1)、输入三相电流检测电路(3)、输出电压电流检测电路(6)，其特征在于：所述的控制电路由数字信号处理器DSP及外围电路组成。

2、一种根据权利要求1所述的基于三相脉冲整流器的直流稳压电源，其特征在于：所述的数字信号处理器DSP是TMS320LF2407数字信号处理器。

3、一种根据权利要求1所述的基于三相脉冲整流器的直流稳压电源，其特征在于：所述的外围电路包括晶振电路、电源电路、AD采样电路、PWM输出隔离电路。

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