CN209250487U - 一种列车紧急通风逆变器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种列车紧急通风逆变器，包括依次串联连接的直流滤波器、直流斩波升压器和变频器；所述直流斩波升压器包括直流斩波主回路、直流斩波控制回路、PWM发生器和多路直流电源，所述直流斩波主回路内部设有IGBT/MOS管温度传感器、输出电流传感器和输出电压传感器。本实用新型的直流斩波升压器只有在蓄电池电压正常且收到列车启动信号才开始工作，平常不会产生电磁噪声使变频器发生误报故障的情况，斩波升压器故障时不能发出逆变启动信号，变频器不工作。本实用新型的逆变器具有很好的逆变功能，工作可靠、稳定，长寿命；由于直流斩波升压器具有宽电压使用范围，变频器可根据需要调频调压，可应用于多种车型，整机装车性能好。

Description

一种列车紧急通风逆变器

技术领域

本发明涉及逆变器技术领域，尤其涉及一种列车紧急通风逆变器。

背景技术

目前面世的列车紧急通风逆变器，大多采用的方案为：将110V输入直流电压通过斩波升压后变为550V左右的直流电压，通过大容量电容滤波稳压后送入DC-AC逆变器，转换成350VAC左右电压输出，供通风机使用。此方案存在的主要问题是：紧急通风逆变器未收到启动信号时，其内部斩波升压电路仍在工作，其所产生的电磁干扰会使逆变器误动作或对周围其它设备造成一定的不良影响，收到启动信号后，斩波升压电路和逆变电路一起工作，电磁干扰更大，很容易对列车上其它设备产生影响，使其它设备不能正常工作；接口功能单一，不具丰富的扩展性。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提出了一种紧急通风逆变器，采用防误触发和故障停机设计，可有效避免直流斩波升压器对逆变器的干扰和不良影响；采用新型变频器，使逆变器整机电磁兼容性好，运行更可靠、稳定，且具有寿命长，维护性好；逆变器接口多样，有良好的扩展应用。

本发明采用的技术方案如下：

一种列车紧急通风逆变器，包括直流滤波器、直流斩波升压器和变频器；所述直流滤波器与直流斩波升压器和变频器依次串联连接；

所述直流滤波器设有直流电输入端；

所述直流斩波升压器包括直流斩波主回路、直流斩波控制回路、PWM发生器和多路直流电源，所述直流斩波主回路内部设有IGBT/MOS管温度传感器、输出电流传感器和输出电压传感器；所述直流斩波控制回路的输出端设有直流斩波升压器故障信号和变频器启动信号；所述PWM发生器的输入端连接列车启动信号；

所述变频器包括变频器主回路和变频器控制回路，所述变频器主回路包括整流器、直流母线电容、IGBT1～IGBT6和UVW三相输出，所述IGBT1～IGBT6 组成可调节电压和频率的逆变回路；所述变频器控制回路包括变频器控制主板、操作面板连接器、USB连接器、通讯接口、紧急通风逆变器运行信号接口、紧急通风逆变器运行输出信号地、紧急通风逆变器故障信号接口、与变频器的输入端连接的直流斩波升压器故障信号和变频器启动信号；

直流电经直流滤波器的直流电输入端进入所述直流滤波器滤波，而后进入直流斩波升压器进行斩波升压，随后进入变频器，接入直流母线电容的两端或 P(+)、N(-)端子上，通过逆变回路逆变成交流电，经UVW三相输出接入通风机。

进一步地，所述直流斩波控制回路上设有开关管控制信号，所述直流电经直流滤波器滤波，进入直流斩波主回路，所述直流斩波升压器中所述PWM发生器接收到列车启动信号产生PWM脉冲信号，所述PWM脉冲信号进入直流斩波控制回路进行放大后，驱动开关管控制信号接通或断开，在附属电路协助下实现直流升压；所述直流斩波升压器中所述PWM发生器未接收到列车启动信号，开关管控制信号无响应，直流斩波升压器不实现直流升压；

直流升压后，所述直流斩波控制回路接收所述IGBT/MOS管温度传感器信号、输出电流传感器信号和输出电压传感器信号，所述三种信号均正常时，直流斩波控制回路发出变频器启动信号，升压后的直流电接入直流母线电容的两端或P(+)、N(-)端子上，变频器将直流电逆变成频率、电压可调的交流电，同时紧急通风逆变器运行信号接口输出为“ON”，紧急通风逆变器对通风机输出工作所需的交流电压。

所述直流斩波控制回路接收所述IGBT/MOS管温度信号、输出电流信号和输出电压信号，所述三种信号有一个异常时，直流斩波控制回路停止直流斩波主回路工作，并向变频器输出直流斩波升压器故障信号，同时终止变频器启动信号，变频器停止工作，紧急通风逆变器故障信号接口输出为“ON”，紧急通风逆变器不再对通风机输出工作所需的交流电压。

进一步地，所述多路直流电源提供直流斩波控制回路、PWM发生器所需的电压。

进一步地，所述变频器还包括EMC滤波器，所述EMC滤波器上设有“ON”、“OFF”位的切换开关，控制EMC滤波器的开启与关闭。

具体地，所述EMC滤波器可根据实际情况，实现开启或关闭，EMC滤波器与前端直流滤波器协同使用，使逆变器整机电磁兼容性好，电磁干扰防护能力强，不会对自身和周围设备产生不良影响。

进一步地，所述操作面板连接器可连接与变频器匹配的操作面板，实现对变频器的监控。

具体地，所述操作面板连接器可连接与变频器匹配的操作面板，可通过操作面板诊断主回路电容、控制回路电容和浪涌吸收回路的老化程度，在主要元件接近寿命时发出报警提醒用户；并可通过操作面板设定维护时间，时间到时通过端子输出通知周边设备；可使用操作面板或电脑读取变频器内的具体故障内容，并可进行参数调整和测试所。所述变频器具有电机自整定功能，可根据电机的参数和性能进行调整，实现无传感器矢量控制。

进一步地，所述通讯接口和所述USB连接器相连的接口回路支持CC-LINK、 RS485、MODBUS-RTU通讯和DEVICE-NET、PROFIBUS-DP、LON WORKS总线。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

(1)直流斩波升压主回路设有输出电压检测传感器、输出电流检测传感器， IGBT/MOS管温度检测传感器，直流斩波升压控制回路对直流斩波升压主回路的电压、电流、温度信号进行实时检测和处理，当上述信号值超限时立即停止开关管驱动信号，中止斩波升压主回路工作，实现了对斩波升压主回路的保护。平时，因没有列车启动信号，斩波升压主回路不工作，不会产生电磁噪声使变频器发生误报故障的情况。

(2)由于直流斩波升压器具有宽电压使用范围，变频器可根据需要调频调压，可应用于多种车型，整机装车性能好；可和不同设备进行联机工作并相互通讯，具有良好的适应性和可扩展性。

(3)整机具有过流、过压、超温等保护功能，且工作可靠、稳定、寿命长。

附图说明

图1是一种列车紧急通风逆变器结构示意图；

图2是直流斩波升压器结构示意图；

图3是变频器整体结构示意图；

图4是变频器主回路原理示意图；

图中，1-直流滤波器，11-列车启动信号；2-直流斩波升压器，21-直流斩波主回路，211-IGBT/MOS管温度传感器信号、212-输出电流传感器信号，213- 输出电压传感器信号，22-直流斩波控制回路，221-PWM放大信号，214-开关管控制信号，215-辅属电路，23-PWM发生器，231-PWM脉冲信号，24-多路直流电源，25-直流斩波升压器故障信号；3-变频器，30-直流母线电容，31-变频器启动信号，311-通风机，32-IGBT1， 33-IGBT2，34-IGBT3，35-IGBT4，36-IGBT5，37-IGBT6，38-UVW三相输出，39-EMC 滤波器；41-通讯接口，42-紧急通风逆变器运行信号接口、43-紧急通风逆变器运行输出信号接口地、44-紧急通风逆变器运行故障信号接口，45-变频器控制主板、46-操作面板连接器和47-USB连接器；其中，211-IGBT/MOS管温度传感器信号是由IGBT/MOS管温度传感器发出、212-输出电流传感器信号是由输出电流传感器发出，213-输出电压传感器信号是由输出电压传感器发出。

具体实施方式

一种列车紧急通风逆变器，包括直流滤波器、直流斩波升压器和变频器；所述直流滤波器与直流斩波升压器和变频器依次串联连接；

所述直流滤波器设有直流电输入端；

所述直流斩波升压器包括直流斩波主回路、直流斩波控制回路、PWM发生器和多路直流电源，所述直流斩波主回路内部设有IGBT/MOS管温度传感器、输出电流传感器和输出电压传感器；所述直流斩波控制回路的输出端设有直流斩波升压器故障信号和变频器启动信号；所述PWM发生器的输入端连接列车启动信号；

所述变频器包括变频器主回路和变频器控制回路，所述变频器主回路包括整流器、直流母线电容、IGBT1～IGBT6和UVW三相输出，所述IGBT1～IGBT6 组成可调节电压和频率的逆变回路；所述变频器控制回路包括变频器控制主板、操作面板连接器、USB连接器、通讯接口、紧急通风逆变器运行信号接口、紧急通风逆变器运行输出信号地、紧急通风逆变器故障信号接口、与变频器的输入端连接的直流斩波升压器故障信号和变频器启动信号；

直流电经直流滤波器的直流电输入端进入所述直流滤波器滤波，而后进入直流斩波升压器进行斩波升压，随后进入变频器，接入直流母线电容的两端或 P(+)、N(-)端子上，通过逆变回路逆变成交流电，经UVW三相输出接入通风机。

进一步地，所述直流斩波控制回路上设有开关管控制信号，所述直流电经直流滤波器滤波，进入直流斩波主回路，所述直流斩波升压器中所述PWM发生器接收到列车启动信号产生PWM脉冲信号，所述PWM脉冲信号进入直流斩波控制回路进行放大后，驱动开关管控制信号接通或断开，在附属电路的协助下实现直流升压；所述直流斩波升压器中所述PWM发生器未接收到列车启动信号，开关管控制信号无响应，直流斩波升压器不实现直流升压；

直流升压后，所述直流斩波控制回路接收所述IGBT/MOS管温度传感器信号、输出电流传感器信号和输出电压传感器信号，所述三种信号均正常时，直流斩波控制回路发出变频器启动信号，升压后的直流电接入直流母线电容的两端或P(+)、N(-)端子上，变频器将直流电逆变成频率、电压可调的交流电，同时紧急通风逆变器运行信号接口输出为“ON”，紧急通风逆变器对通风机输出工作所需的交流电压。

所述直流斩波控制回路接收所述IGBT/MOS管温度信号、输出电流信号和输出电压信号，所述三种信号有一个异常时，直流斩波控制回路停止直流斩波主回路工作，并向变频器输出直流斩波升压器故障信号，同时终止变频器启动信号，变频器停止工作，紧急通风逆变器故障信号接口输出为“ON”，紧急通风逆变器不再对通风机输出工作所需的交流电压。

进一步地，所述多路直流电源提供直流斩波控制回路、PWM发生器所需的电压。

进一步地，所述变频器还包括EMC滤波器，所述EMC滤波器上设有“ON”、“OFF”位的切换开关，控制EMC滤波器的开启与关闭。

进一步地，所述操作面板连接器可连接与变频器匹配的操作面板，实现对变频器的监控。

进一步地，所述通讯接口和所述USB连接器相连的接口回路支持CC-LINK、 RS485、MODBUS-RTU通讯和DEVICE-NET、PROFIBUS-DP、LON WORKS总线。

由于本发明所述的一种紧急通风逆变器适于直流电范围广，本发明选择常用的110VDC进行本发明紧急逆变器的结构、工作原理阐述，对于任何直流电，滤波、升压、逆变过程、原理都是相同的。

实施例1

如图1所示，一种列车紧急通风逆变器，包括依次串联连接的直流滤波器 1、直流斩波升压器2和变频器3；直流滤波器的输入端与110VDC输入端连接；

如图2、图3和图4所示，直流斩波升压器2包括直流斩波主回路21、直流斩波控制回路22、PWM发生器23和多路直流电源24；直流斩波主回路21 内部设有IGBT/MOS管温度传感器、输出电流传感器和输出电压传感器；直流斩波控制回路22的输出端连接直流斩波升压器故障信号25和变频器启动信号 31；PWM发生器23的输入端连接列车启动信号11。多路直流电源24提供直流斩波控制回路22、PWM发生器23所需的各种电压。

所述变频器包括变频器主回路和变频器控制回路，所述变频器主回路包括整流器、直流母线电容30、IGBT1 32～IGBT6 37和UVW38三相输出，所述IGBT1 32～IGBT6 37组成可调节电压和频率的逆变回路；所述变频器控制回路包括通讯接口41、紧急通风逆变器运行信号接口42、紧急通风逆变器运行输出信号地43、紧急通风逆变器故障信号接口44、与变频器的输入端连接的直流斩波升压器故障信号25和变频器启动信号31；IGBT/MOS管温度传感器信号211、输出电流传感器信号212和输出电压传感器信号213；开关管控制信号214。

110VDC直流升压到550VDC：110VDC从110VDC输入端进入直流斩波主回路 21，PWM发生器23接收到列车启动信号11产生PWM脉冲信号231，PWM脉冲信号231进入直流斩波控制回路22经其放大成PWM放大信号221后，驱动开关管控制信号214输出控制开关管的通断，通过附属电路215共同作用实现直流升压。直流斩波控制回路22接收IGBT/MOS管温度传感器信号211、输出电流传感器信号212和输出电压传感器信号213，当这三种信号均正常时，实现 110VDC直流升压到550VDC直流；直流斩波控制回路22发出变频器启动信号 31，变频器启动信号31达到变频器3，变频器3启动，550VDC直流从550VDC 直流输出端接入变频器3直流母线电容30的两端或P(+)、N(-)端子上，通过直流母线电容30稳压后，IGBT1～IGBT6组成逆变回路，整流器起到DC-AC 的转换，通过操作面板对内部参数的设置实现输出电压和频率可调的交流电，如实现350VAC 45HZ交流电，350VAC交流电经UVW三相38输出接入通风机311，紧急通风逆变器运行信号接口42输出为“ON”；

直流斩波控制回路22接收IGBT/MOS管温度传感器信号211、输出电流传感器信号212和输出电压传感器信号213，当这三种信号有一个异常时，实现不实现直流升压，直流斩波控制回路22停止直流斩波主回路21工作，并从25 输出端向变频器3输出直流斩波升压器故障信号25同时终止31输出端的变频器启动信号31，变频器停止工作，紧急通风逆变器故障信号接口44输出为“ON”，紧急通风逆变器不再对通风机311输出工作所需的交流电压。

上述实施例是在PWM发生器23接收到列车启动信号11后直流斩波升压器和变频器的工作原理。如果PWM发生器23未接收到列车启动信号11，则PWM 脉冲输入信号231无法产生，更无法放大来通过直流斩波控制回路22放大成 PWM放大信号221，也无法驱动开关管控制信号214输出控制开关管的通断，无法实现直流升压，不向变频器发出变频器启动信号31，变频器无法工作。

变频器可内置EMC滤波器39，能有效降低变频器输入侧的电磁噪声，EMC 滤波器39上设有“ON”、“OFF”位的切换开关，当需要使用EMC滤波器时，须将EMC滤波器切换开关设置为“ON”，与前端直流滤波器1形成双滤波器，相互配合使用，具有更好的EMC电磁兼容性，电磁干扰防护能力强，不会对自身和周围设备产生不良影响。

如图3所示，变频器3还包括变频器控制主板45、操作面板连接器46和 USB连接器47，所述操作面板连接器可连接与变频器匹配的操作面板，实现对变频器的监测和控制。

具体地，所述操作面板连接器可连接与变频器匹配的操作面板，可通过操作面板诊断主回路电容、控制回路电容和浪涌吸收回路的老化程度，在主要元件接近寿命时发出报警提醒用户；并可通过操作面板设定维护时间，时间到时通过端子输出通知周边设备；可使用操作面板或电脑读取变频器内的具体故障内容，并可进行参数调整和测试。所述变频器具有电机自整定功能，可根据电机的参数和性能进行调整，实现无传感器矢量控制。

通讯接口41和所述USB连接器47相连的接口回路支持CC-LINK、RS485、 MODBUS-RTU通讯和DEVICE-NET、PROFIBUS-DP、LON WORKS总线。

上述实施例中110DVA仅是直流电中的一个普通例子而已，通过直流斩波升压器升压为550DVA、变频器转变为350VAC 45HZ，实现了逆变过程，本发明中的直流电范围广，升压、变频变压范围广。

本发明所述实施例为本发明的较优实施例，本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (6)

1.一种列车紧急通风逆变器，其特征在于，包括直流滤波器、直流斩波升压器和变频器；所述直流滤波器与直流斩波升压器和变频器依次串联连接；

所述直流滤波器设有直流电输入端；

所述直流斩波升压器包括直流斩波主回路、直流斩波控制回路、PWM发生器和多路直流电源，所述直流斩波主回路内部设有IGBT/MOS管温度传感器、输出电流传感器和输出电压传感器；所述直流斩波控制回路的输出端设有直流斩波升压器故障信号和变频器启动信号；所述PWM发生器的输入端连接列车启动信号；

所述变频器包括变频器主回路和变频器控制回路，所述变频器主回路包括整流器、直流母线电容、IGBT1～IGBT6和UVW三相输出，所述IGBT1～IGBT6组成可调节电压和频率的逆变回路；所述变频器控制回路包括变频器控制主板、操作面板连接器、USB连接器、通讯接口、紧急通风逆变器运行信号接口、紧急通风逆变器运行输出信号地、紧急通风逆变器故障信号接口、与变频器的输入端连接的直流斩波升压器故障信号和变频器启动信号；

直流电经直流滤波器的直流电输入端进入所述直流滤波器滤波，而后进入直流斩波升压器进行斩波升压，随后进入变频器，接入直流母线电容的两端或P(+)、N(-)端子上，通过逆变回路逆变成交流电，经UVW三相输出接入通风机。

2.如权利要求1所述的一种列车紧急通风逆变器，其特征在于，所述直流斩波控制回路上设有开关管控制信号，所述直流电经直流滤波器滤波，进入直流斩波主回路，所述直流斩波升压器中所述PWM发生器接收到列车启动信号产生PWM脉冲信号，所述PWM脉冲信号进入直流斩波控制回路进行放大后，驱动开关管控制信号接通或断开，在附属电路协助下实现直流升压；所述直流斩波升压器中所述PWM发生器未接收到列车启动信号，开关管控制信号无响应，直流斩波升压器不实现直流升压；

直流升压后，所述直流斩波控制回路接收所述IGBT/MOS管温度传感器信号、输出电流传感器信号和输出电压传感器信号，所述三种信号均正常时，直流斩波控制回路发出变频器启动信号，升压后的直流电接入直流母线电容的两端或P(+)、N(-)端子上，变频器将直流电逆变成频率、电压可调的交流电，同时紧急通风逆变器运行信号接口输出为“ON”，紧急通风逆变器对通风机输出工作所需的交流电压；

所述直流斩波控制回路接收所述IGBT/MOS管温度信号、输出电流信号和输出电压信号，所述三种信号有一个异常时，直流斩波控制回路停止直流斩波主回路工作，并向变频器输出直流斩波升压器故障信号，同时终止变频器启动信号，变频器停止工作，紧急通风逆变器故障信号接口输出为“ON”，紧急通风逆变器不再对通风机输出工作所需的交流电压。

3.如权利要求1所述的一种列车紧急通风逆变器，其特征在于，所述多路直流电源提供直流斩波控制回路、PWM发生器所需的电压。

4.如权利要求1所述的一种列车紧急通风逆变器，其特征在于，所述变频器还包括EMC滤波器，所述EMC滤波器上设有“ON”、“OFF”位的切换开关，控制EMC滤波器的开启与关闭。

5.如权利要求1所述的一种列车紧急通风逆变器，其特征在于，所述操作面板连接器可连接与变频器匹配的操作面板，实现对变频器的监控。

6.如权利要求1所述的一种列车紧急通风逆变器，其特征在于，所述通讯接口和所述USB连接器相连的接口回路支持CC-LINK、RS485、MODBUS-RTU通讯和DEVICE-NET、PROFIBUS-DP、LON WORKS总线。