CN202889212U

CN202889212U - 单相变三相净化电源装置

Info

Publication number: CN202889212U
Application number: CN 201220619899
Authority: CN
Inventors: 银振刚; 李启祥; 孙军勇; 华有梅; 胡进宝; 张小鹏; 梁晓军; 薛君梅; 张萍; 张俊秀; 谢陇汉; 高保德
Original assignee: Lanzhou Yinli Electrical Equipment Co Ltd
Current assignee: Lanzhou Yinli Electrical Equipment Co Ltd
Priority date: 2012-11-21
Filing date: 2012-11-21
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2022-11-21

Abstract

本实用新型涉及电气化铁路供电技术，尤其涉及电气化牵引铁路供电系统的稳压稳频净化电源装置。包括依次连接的高压隔离开关、避雷器、干式移相变压器和输出变压器，其特点是：所述的干式移相变压器和输出变压器之间设置有逆变系统；逆变系统包括逆变主电路模块，用于控制逆变主电路模块的逆变控制电路模块，和逆变控制电路模块相连接的显示电路模块，逆变主电路模块和逆变控制电路模块相互连接。其采用IGBT高频开关、数字分频、锁相，波形瞬时值反馈控制等新技术和模块化结构，输出波形品质好，负载适应性强，动态反应速度快。

Description

单相变三相净化电源装置

技术领域

本实用新型涉及电气化铁路供电技术，尤其涉及电气化牵引铁路供电系统的稳压稳频净化电源装置。

背景技术

在我国电气化铁路系统中，从接触网取电保证设备正常运转已是供电的一种重要方式。但是接触网供电电压不稳定，谐波干扰多，电压畸变严重，存在闪变、跌落等综合性电压质量问题，不稳定电压给用户带来的隐患：电压波动大导致用电设备容易烧毁；用电设备不能够安全、可靠运行给用户带来经济损失。随着用电精度的要求越来越高，以前的供配电方式已经严重影响了各用户的效益，不能满足正常用电的需求。

发明内容

本实用新型的目的在于避免现有技术的不足提供一种为电气化牵引铁路沿线车站铁路调度信号、站场生活用电、工业用电的净化电源，也可作为电源取电相对困难比较地区的主供电源或备用电源，且大大降低电源设备的成本和较高的供电可靠性的单相变三相净化电源装置。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：所述的单相变三相净化电源装置包括依次连接的高压隔离开关、避雷器、干式移相变压器和输出变压器，其特点是：所述的干式移相变压器和输出变压器之间设置有逆变系统；逆变系统包括逆变主电路模块，用于控制逆变主电路模块的逆变控制电路模块，和逆变控制电路模块相连接的显示电路模块，逆变主电路模块和逆变控制电路模块相互连接。

所述的显示电路模块采用LED数码管显示。通过对输出电压、电流以及频率的采集处理，可以显示电源的频率、电压、电流、功率、功率因数等指标，同时可以显示电源的工作状态即工作、故障等信息；

所述的逆变主电路模块包括依次连接的交流滤波模块、整流桥、直流滤波器、逆变功率器件模块、变压器、LC滤波器和输出滤波器；所述的逆变控制电路模块与整流桥相连，逆变功率器件模块与逆变控制电路模块互联，显示电路模块与逆变控制电路模块互联，输出滤波器的输出通过检测单元模块与逆变控制电路模块相连；交流市电通过交流滤波模块进行整流，通过整流桥进行整流，并将交流电变换为直流电，同时，通过直流滤波器进行滤波并输出平稳的直流电，平稳直流之后通过逆变功率模块和变压器将直流电变换为脉宽调制输出的交流电，最终通过LC滤波器滤波，同时通过输出滤波器输出。

所述的逆变控制电路模块包括依次连接的基准信号产生模块、数字分频模块、基准波数据表模块、基准波产生模块和基准波幅度调整模块；输出电压调整模块与基准波幅度调整模块相连，锁相输入通过锁相控制模块与数字分频模块相连，基准信号产生模块与SPWM载波调整模块相连，SPWM载波调整模块通过三角波产生模块与SPWM波产生调整模块相连，输出反馈模块通过基准波对称调整模块与SPWM波产生调整模块相连，输出反馈接输出反馈模块，输出反馈模块与基准波幅度调整模块相连，基准波幅度调整模块与基准波对称调整模块相连，保护监测控制模块分别与基准波幅度调整模块和SPWM输出模块相连，保护监测控制模块用于监测输出欠压、输出过压、输出过载、过热和输入欠过压；SPWM波产生调整模块与SPWM输出模块相连，SPWM输出模块通过驱动电路模块与功率器件相连，功率器件接直流输入和交流输出。

本实用新型的有益效果是：所述的单相变三相净化电源装置采用IGBT高频开关、数字分频、锁相，波形瞬时值反馈控制等新技术和模块化结构，输出波形品质好，负载适应性强，动态反应速度快，其应用消除了直接使用电网供电所产生的不利因素，根本上避免了由于电压频率波动太大、波形失真大等可能造成的危害，从而保证用电设备能够安全、可靠运行，并克服了UPS带感性负载困难的缺点，能适用于任何负载。

附图说明

图1是本实用新型的结构原理框图；

图2是本实用新型的逆变系统原理框图；

图3是本实用新型的逆变控制电路模块电路连接图。

图中：1、高压隔离开关；2、避雷器；3、干式移相变压器；4、逆变系统；4-1、交流滤波模块；4-2、整流桥；4-3、直流滤波器；4-4、逆变功率器件模块；4-5、变压器；4-6、LC滤波器；4-7、输出滤波器；4-8、显示电路模块；4-9、逆变控制电路模块；4-10、通过检测单元模块；5、输出变压器；6、基准信号产生模块；7、三角波产生模块；8、数字分频模块；9、基准波数据表模块；10、SPWM波产生调整模块；11、基准波产生模块；12、基准波对称调整模块；13、基准波幅度调整模块；14、输出反馈模块；15、输出电压调整模块；16、保护监测控制模块；17、SPWM输出模块；18、驱动电路模块；19、功率器件。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

实施例1：见图1，图2，图3，所述的单相变三相净化电源装置包括依次连接的高压隔离开关1、避雷器2、干式移相变压器3和输出变压器5，其特点是：所述的干式移相变压器3和输出变压器5之间设置有逆变系统4；逆变系统4包括逆变主电路模块22，用于控制逆变主电路模块的逆变控制电路模块4-9，和逆变控制电路模块相连接的显示电路模块4-8，逆变主电路模块22和逆变控制电路模块4-9相互连接。

所述的显示电路模块4-8采用LED数码管显示。通过对输出电压、电流以及频率的采集处理，可以显示电源的频率、电压、电流、功率、功率因数等指标，同时可以显示电源的工作状态即工作、故障等信息；

所述的逆变主电路模块包括依次连接的交流滤波模块4-1、整流桥4-2、直流滤波器4-3、逆变功率器件模块4-4、变压器4-5、LC滤波器4-6和输出滤波器4-7；所述的逆变控制电路模块4-9与整流桥4-2相连，逆变功率器件模块4-4与逆变控制电路模块4-9互联，显示电路模块4-8与逆变控制电路模块4-9互联，输出滤波器4-7的输出通过检测单元模块4-10与逆变控制电路模块4-9相连；交流市电通过交流滤波模块进行整流，通过整流桥进行整流，并将交流电变换为直流电，同时，通过直流滤波器进行滤波并输出平稳的直流电，平稳直流之后通过逆变功率模块和变压器将直流电变换为脉宽调制输出的交流电，最终通过LC滤波器滤波，同时通过输出滤波器输出。

所述的逆变控制电路模块包括依次连接的基准信号产生模块6、数字分频模块8、基准波数据表模块9、基准波产生模块11和基准波幅度调整模块13；输出电压调整模块15与基准波幅度调整模块13相连，锁相输入通过锁相控制模块20与数字分频模块8相连，基准信号产生模块6与SPWM载波调整模块21相连，SPWM载波调整模块21通过三角波产生模块7与SPWM波产生调整模块10相连，输出反馈模块14通过基准波对称调整模块12与SPWM波产生调整模块10相连，输出反馈接输出反馈模块14，输出反馈模块14与基准波幅度调整模块13相连，基准波幅度调整模块13与基准波对称调整模块12相连，保护监测控制模块16分别与基准波幅度调整模块13和SPWM输出模块17相连，保护监测控制模块16用于监测输出欠压、输出过压、输出过载、过热和输入欠过压；SPWM波产生调整模块10与SPWM输出模块17相连，SPWM输出模块17通过驱动电路模块18与功率器件19相连，功率器件接直流输入和交流输出。

所述的逆变控制电路主要工作过程如下：由晶振、计数器芯片HCF4060BE及外围元件组成的信号发生单元产生基准信号，经选择后分两路，一路去SPWM载波调整电路作为SPWM载频信号，另一路输出到二进制计数器芯片CD4040BE进行数字分频及锁相，数字分频输出信号从EPROM存储芯片MC27C256B-12F1L中的数据表读取基准波数据，输入到数模转换芯片DAC0832和运算放大器LF353组成的基准正弦波产生电路，经D/A转换产生输出基准正弦波信号，基准正弦波信号经过低噪线性放大器OP070和两块精密基准电源LM336组成的对称性调整调整、输出电源反馈控制输出需求的标准正弦波输出到双电压比较器LM393、施密特触发器CD40106BE组成的SPWM波产生调整单元，SPWM波产生调整单元另一路输入信号来自SPWM载波调整电路的载波信号，载波信号是由基准信号产生的，经三极管S8550、运算放大器LF353组成的SPWM载波调整电路和三角波产生电路，生成极性相反幅度相等的三角波作为载波输出到SPWM波产生调整单元，SPWM信号经调整电路调整后到与门CD4081BE、高压大电流达林顿晶体管阵列ULN2004组成的SPWM输出电路，输出电路受保护监测电路控制，以保证电源及用电设备的安全，输出的SPWM信号经驱动电路到IGBT功率器件，将输入功率器件的直流电源转换为所需的交流电输出，完成了逆变控制过程。电路中有输出电压瞬时反馈控制以保证电源的稳定性及带负载能力，主要过程为：输出电源经检测单元将电压电流反馈信号经过初步处理后分两路，一路直接通过运算放大器LM393组成的比较电路对基准正弦波进行负反馈控制，另一路经过低噪线性放大器OP070和两块精密基准电源LM336组成的精密整形调整电路反馈到数模转换电路DAC0832，对其输出的基准正弦波进行迅速控制，即采用输出电压瞬时反馈两次对基准正弦波进行控制和调整，达到迅速稳定目的。电路中还有保护单元主要通过对输入电压、输出电压、输出电流、功率器件温度等进行监测，具有输入过欠压、输出过压、输出过流、输出过载、过热等监测保护功能，保护电路通过控制数模转换DAC0832正弦波输出以及与门CD4081BESPWM输出电路来实现保护功能。锁相控制电路将外部参考电压相位采集处理，控制数字分频电路的工作，达到与参考电压同相的目的。电压调整电路由精密基准电源LM336及外围元件组成，通过调整电路数模转换电路DAC0832的参考电压控制基准正弦波的幅度，达到控制输出电压的目的。另外电路还有启动电路、显示电路以及电源电路等。

本实用新型三相电源的主电路及控制电路按照三套独立的单相电源进行设计。主电路采用交一直一交结构，包括整流器、直流滤波器、逆变器、交流滤波及变压器等组成部分。其中，交-直部分为桥式整流，经交流接触器软启到电解电容滤波，得到平稳电流。三套单相逆变电路输出互差120电角度，在变压器原边彼此电气独立，在变压器副边接成星形，输出所要求的三相交流电。电压及波形控制针对单相输出，采用了三套独立的单相控制器，使三相电源的任一相均可以作为单相电源独立使用，并可适应任意不平衡负载，从而极大的提高了电源的负载适应能力。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种单相变三相净化电源装置，包括依次连接的高压隔离开关、避雷器、干式移相变压器和输出变压器，其特征在于：所述的干式移相变压器和输出变压器之间设置有逆变系统；逆变系统包括逆变主电路模块，用于控制逆变主电路模块的逆变控制电路模块，和逆变控制电路模块相连接的显示电路模块，逆变主电路模块和逆变控制电路模块相互连接。

2.如权利要求1所述的单相变三相净化电源装置，其特征在于：所述的显示电路模块采用LED数码管显示。

3.如权利要求1所述的单相变三相净化电源装置，其特征在于：所述的逆变主电路模块包括依次连接的交流滤波模块、整流桥、直流滤波器、逆变功率器件模块、变压器、LC滤波器和输出滤波器；所述的逆变控制电路模块与整流桥相连，逆变功率器件模块与逆变控制电路模块互联，显示电路模块与逆变控制电路模块互联，输出滤波器的输出通过检测单元模块与逆变控制电路模块相连。

4.如权利要求1或3所述的单相变三相净化电源装置，其特征在于：所述的逆变控制电路模块包括依次连接的基准信号产生模块、数字分频模块、基准波数据表模块、基准波产生模块和基准波幅度调整模块；输出电压调整模块与基准波幅度调整模块相连，锁相输入通过锁相控制模块与数字分频模块相连，基准信号产生模块与SPWM载波调整模块相连，SPWM载波调整模块通过三角波产生模块与SPWM波产生调整模块相连，输出反馈模块通过基准波对称调整模块与SPWM波产生调整模块相连，输出反馈接输出反馈模块，输出反馈模块与基准波幅度调整模块相连，基准波幅度调整模块与基准波对称调整模块相连，保护监测控制模块分别与基准波幅度调整模块和SPWM输出模块相连；SPWM波产生调整模块与SPWM输出模块相连，SPWM输出模块通过驱动电路模块与功率器件相连，功率器件接直流输入和交流输出。