CN206820672U - 一种城轨车辆空调逆变电源 - Google Patents

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马浩
蒋鄂湘
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Abstract

本实用新型公开了一种城轨车辆空调逆变电源，包括高压直流电源和低压直流电源；所述高压直流电源经降压斩波模块、隔离模块接三相逆变模块；所述三相逆变模块接负载；所述低压直流电源经升压模块接所述三相逆变模块。本实用新型将城轨车辆的高压直流电源和低压直流电压逆变后用作空调逆变电源，有效减轻了辅助电源负载和车辆附加重量，当高压直流电源失电时，低压直流电源为送风机提供逆变电源，节能的同时，提高了电路的可靠性和使用效率。

Description

一种城轨车辆空调逆变电源
技术领域
本实用新型涉及逆变电源领域，特别是一种城轨车辆空调逆变电源。
背景技术
铁路机车空调逆变电源是专门为机车空调提供的三相逆变电源。以往无源逆变器和斩波器中线路复杂，体积庞大，导致电源附加重量和车辆附加重量大，且电源使用效率较低，寿命短。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种城轨车辆空调逆变电源。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种城轨车辆空调逆变电源，包括高压直流电源和低压直流电源；所述高压直流电源经降压斩波模块、隔离模块接三相逆变模块；所述三相逆变模块接负载；所述低压直流电源经升压模块接所述三相逆变模块。
优选地，所述隔离模块包括隔离变压器；所述隔离变压器二次侧接整流桥输入端；所述整流桥两个输出端各接一根直流母线；两根直流母线分别与所述升压模块的正输出端、负输出端连接；所述整流桥输出端、升压模块输出端之间的两根直流母线分别与所述三相逆变模块的两个输入端连接。
优选地，所述降压斩波模块包括四个串联的电容和四个串联的IGBT；所述隔离变压器一次侧第一绕组的第一输入端接入所述第一IGBT和第二IGBT之间，隔离变压器一次侧第一绕组的第二输入端接入第一电容和第二电容之间；所述隔离变压器一次侧第二绕组的第一输入端接入第三IGBT和第四IGBT之间，隔离变压器一次侧第二绕组的第二输入端接入第三电容和第四电容之间；所述第二电容与第三电容的连接点、第二IGBT和第三IGBT的连接点相互连接。
优选地，所述高压直流电源正输出端接有预充电模块；所述预充电模块输出端接所述降压斩波模块。
优选地，所述预充电模块输出端与所述降压斩波模块之间接有第一滤波模块。
优选地，所述整流桥输出端、三相逆变模块输入端之间的两根直流母线之间并联有第二滤波模块和阻性负载。
优选地，所述三相逆变模块数量为三个；第一、第二三相逆变模块的输出端各接一个压缩机；第三三相逆变模块的输出端接送风机和冷凝机。
优选地，所述升压模块包括与所述低压直流电源正输出端连接的储能电感；所述储能电感输出端接二极管阳极；所述二极管阴极接与一根所述直流母线连接；一个选频开关一端接入所述储能电感输出端和所述二极管阳极之间，另一端接另外一根直流母线。
优选地，所述升压模块输出侧的两根直流母线之间接有第三滤波模块。
优选地，所述降压斩波模块中的四个IGBT、三相逆变模块中的开关管、选频开关均通过驱动模块接控制器。
与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果为：本实用新型将城轨车辆的高压直流电源和低压直流电压逆变后用作空调逆变电源，有效减轻了辅助电源负载和车辆附加重量，当高压直流电源失电时，低压直流电源可以为送风机提供逆变电源，节能的同时，提高了电路的可靠性和使用效率。
附图说明
图1为本实用新型实施例主电路原理图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型实施例包括高压直流电源和低压直流电源，高压直流电源为车辆1500V直流电源，低压直流电源为车辆110V直流电源。
本实施例的隔离模块包括隔离变压器-T1；隔离变压器-T1二次侧接整流桥-D5输入端；所述整流桥正输出端接第一直流母线，负输出端接第二直流母线；第一直流母线、第二直流母线分别与升压模块的正输出端、负输出端连接。
升压模块包括储能电感-L3，储能电感-L3输入端与DC110V正输出端连接；储能电感-L3输出端接二极管-D1阳极；二极管-D1阴极接在第一直流母线上；选频开关+CH-VT1一端接入所述储能电感输出端和二极管阳极之间，另一端接第二直流母线。
本实用新型实施例的降压斩波模块包括四个串联的电容(-C1～-C4)和四个串联的IGBT(即图1中靠近四个串联的电容-C1～-C4的四个IGBT)；隔离变压器-T1一次侧第一绕组的第一输入端通过电流互感器-SA2接入第一IGBT和第二IGBT之间(图1中从上至下四个IGBT分别为第一、第二、第三、第四IGBT)，隔离变压器一次侧第一绕组的第二输入端接入第一电容-C1和第二电容-C2之间；所述隔离变压器一次侧第二绕组的第一输入端接入第三IGBT和第四IGBT之间，隔离变压器一次侧第二绕组的第二输入端通过电流互感器-SA3接入第三电容-C3和第四电容-C4之间；所述第二电容与 第三电容的连接点、第二IGBT和第三IGBT的连接点相互连接。
为了提高电路的可靠性，DC1500V正输出端接有预充电模块；预充电模块包括接触器-KM1，接触器-KM2，接触器-KM2与电阻-R1串联后，再与接触器-KM1并联。预充电模块输入端接电流互感器-SA1，电流互感器-SA1用于测量总电流，DC1500V正输出端与电流互感器-SA1接熔断器-F1，防止电流过大烧坏元器件；DC1500V两端并联电压互感器-SV1，用于测量电网电压。
预充电模块输出端接滤波电抗器-L1(第一滤波模块)，第一滤波电抗器-L1输出端接降压斩波模块输入端。
四个串联的电容(-C1～-C4)输入侧并联有电压互感器-SV2。
整流桥输出端、三相逆变模块输入端之间的第一、第二直流母线之间并联有第二滤波模块(即电容-C5)和阻性负载(即电阻-R2)。电容-C5用于对整流桥输出的交流信号进行滤波，电阻-R2能保证整流桥输出侧有输出电流。电阻-R2与电压互感器-SV3并联。
本实用新型实施例中，一共包括三个三相逆变模块；三个三相逆变模块的结构相同。第一、第二三相逆变模块(图1中左侧、中部的三相逆变模块)的输出端各接一个压缩机；第三三相逆变模块的输出端接送风机和冷凝机。第一三相逆变模块的其中一个输入端通过熔断器-F2接第一直流母线，熔断器-F2接电流传感器-SA4，第一三相逆变模块还包括三个并联的桥臂，每个桥臂包括两个串联的开关管(IGBT)，电流传感器-SA4接三个桥臂的其中一个输入端；三个桥臂的另外一个输入端接第二直流母线；薄膜电容-C6一端接入熔断器-F2与电流传感器-SA4之间，另一端接三个桥臂的另外一个输入端；三个桥臂的中点分别接压缩机的三相输入端。
升压模块输出侧的第一、第二直流母线之间接有第三滤波模块(即电容-C31)。
DC110V的正输出端、负输出端各通过接触器-KM3的两个触点接升压模块。
降压斩波模块中的四个IGBT、三相逆变模块中的所有开关管、选频开关各通过一个驱动模块接控制器。所有的电流互感器、电压互感器均接入控制器。
当DC1500V失电时，DC1500V输入回路接触器断开，110V回路接触器接通。DC1500V直流经降压斩波、隔离后，变换成稳定的600V直流，DC110V直流经升压后，变换成稳定的600V直流，600V直流经三路三相逆变模块，采用PWM控制方式，将直流分别逆变成压缩机(2路)、风机所需的三相交流电(VVVF)。
当1500V失电，由110V供电时，仅有风机逆变器工作，且冷凝风机接触器KM4断开，仅有送风机正常工作。
本实用新型主要技术指标如下：
额定输入电压：DC1500V(工作范围：1000V～1950V)；逆变输出电源：3路；额定输出功率：27KW；实际负荷为17.8KW；压缩机逆变器输出功率：11KW×2；实际负荷：7.5KW×2，频率：20-80Hz；冷凝风机及送风机逆变器输出功率：5.5KW；实际负荷：2.8KW(其中冷凝风机：0.85KW×2，送风机：0.55KW×2)，频率：20-120Hz。
本实用新型逆变控制方式为调频调压方式，压频比为K(常数)。
本实用新型工作温度：-20——+55℃；存储温度：-40——+80℃；相对湿度≤95％(不凝露)；适用的海拔高度≤1200m；防护等级：IP54；重量≤100KG；冷却方式为强迫风冷；外形尺寸不超过1250mm(长)×380mm(宽)×250mm(高)，两台压缩机逆变器另外安装在送风机室；逆变器输出正弦波滤波器作为用户可选项，可根据实际需要确定，同时安装位置由用户确定。

Claims (10)

1.一种城轨车辆空调逆变电源，其特征在于，包括高压直流电源和低压直流电源；所述高压直流电源经降压斩波模块、隔离模块接三相逆变模块；所述三相逆变模块接负载；所述低压直流电源经升压模块接所述三相逆变模块。
2.根据权利要求1所述的城轨车辆空调逆变电源，其特征在于，所述隔离模块包括隔离变压器；所述隔离变压器二次侧接整流桥输入端；所述整流桥两个输出端各接一根直流母线；两根直流母线分别与所述升压模块的正输出端、负输出端连接；所述整流桥输出端、升压模块输出端之间的两根直流母线分别与所述三相逆变模块的两个输入端连接。
3.根据权利要求2所述的城轨车辆空调逆变电源，其特征在于，所述降压斩波模块包括四个串联的电容和四个串联的IGBT；从上至下四个IGBT分别为第一、第二、第三、第四IGBT，所述隔离变压器一次侧第一绕组的第一输入端接入所述第一IGBT和第二IGBT之间，隔离变压器一次侧第一绕组的第二输入端接入第一电容和第二电容之间；所述隔离变压器一次侧第二绕组的第一输入端接入第三IGBT和第四IGBT之间，隔离变压器一次侧第二绕组的第二输入端接入第三电容和第四电容之间；所述第二电容与第三电容的连接点、第二IGBT和第三IGBT的连接点相互连接。
4.根据权利要求1所述的城轨车辆空调逆变电源，其特征在于，所述高压直流电源正输出端接有预充电模块；所述预充电模块输出端接所述降压斩波模块。
5.根据权利要求4所述的城轨车辆空调逆变电源，其特征在于，所述预充电模块包括第一接触器和第二接触器-KM2，所述第二接触器与电阻串联后，再与第一接触器并联。
6.根据权利要求4所述的城轨车辆空调逆变电源，其特征在于，所述预充电模块输出端与所述降压斩波模块之间接有第一滤波模块。
7.根据权利要求2所述的城轨车辆空调逆变电源，其特征在于，所述整流桥输出端、三相逆变模块输入端之间的两根直流母线之间并联有第二滤波模块和阻性负载。
8.根据权利要求1所述的城轨车辆空调逆变电源，其特征在于，所述三相逆变 模块数量为三个；第一、第二三相逆变模块的输出端各接一个压缩机；第三三相逆变模块的输出端接送风机和冷凝机。
9.根据权利要求3所述的城轨车辆空调逆变电源，其特征在于，所述升压模块包括与所述低压直流电源正输出端连接的储能电感；所述储能电感输出端接二极管阳极；所述二极管阴极接与一根所述直流母线连接；一个选频开关一端接入所述储能电感输出端和所述二极管阳极之间，另一端接另外一根直流母线。
10.根据权利要求9所述的城轨车辆空调逆变电源，其特征在于，所述升压模块输出侧的两根直流母线之间接有第三滤波模块。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106877725A (zh) * 2017-03-27 2017-06-20 湘潭市恒创电气设备有限公司 一种城轨车辆空调逆变电源
CN109941108A (zh) * 2019-04-02 2019-06-28 中车株洲电力机车有限公司 轨道交通车辆及其故障保护方法

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