專利名稱：單相變?nèi)鄡艋娫囱b置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電氣化鐵路供電技術(shù)，尤其涉及電氣化牽引鐵路供電系統(tǒng)的穩(wěn)壓穩(wěn)頻凈化電源裝置。
背景技術(shù)：
在我國電氣化鐵路系統(tǒng)中，從接觸網(wǎng)取電保證設(shè)備正常運轉(zhuǎn)已是供電的一種重要方式。但是接觸網(wǎng)供電電壓不穩(wěn)定，諧波干擾多，電壓畸變嚴(yán)重，存在閃變、跌落等綜合性電壓質(zhì)量問題，不穩(wěn)定電壓給用戶帶來的隱患電壓波動大導(dǎo)致用電設(shè)備容易燒毀；用電設(shè)備不能夠安全、可靠運行給用戶帶來經(jīng)濟(jì)損失。隨著用電精度的要求越來越高，以前的供配電方式已經(jīng)嚴(yán)重影響了各用戶的效益，不能滿足正常用電的需求。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種為電氣化牽引鐵路沿線車站鐵路調(diào)度信號、站場生活用電、工業(yè)用電的凈化電源，也可作為電源取電相對困難比較地區(qū)的主供電源或備用電源，且大大降低電源設(shè)備的成本和較高的供電可靠性的單相變?nèi)鄡艋娫囱b置。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取的技術(shù)方案為所述的單相變?nèi)鄡艋娫囱b置包括依次連接的高壓隔離開關(guān)、避雷器、干式移相變壓器和輸出變壓器，其特點是所述的干式移相變壓器和輸出變壓器之間設(shè)置有逆變系統(tǒng)；逆變系統(tǒng)包括逆變主電路模塊，用于控制逆變主電路模塊的逆變控制電路模塊，和逆變控制電路模塊相連接的顯示電路模塊，逆變主電路模塊和逆變控制電路模塊相互連接。所述的顯示電路模塊采用LED數(shù)碼管顯示。通過對輸出電壓、電流以及頻率的采集處理，可以顯示電源的頻率、電壓、電流、功率、功率因數(shù)等指標(biāo)，同時可以顯示電源的工作狀態(tài)即工作、故障等信息；所述的逆變主電路模塊包括依次連接的交流濾波模塊、整流橋、直流濾波器、逆變功率器件模塊、變壓器、LC濾波器和輸出濾波器；所述的逆變控制電路模塊與整流橋相連，逆變功率器件模塊與逆變控制電路模塊互聯(lián)，顯示電路模塊與逆變控制電路模塊互聯(lián)，輸出濾波器的輸出通過檢測單元模塊與逆變控制電路模塊相連；交流市電通過交流濾波模塊進(jìn)行整流，通過整流橋進(jìn)行整流，并將交流電變換為直流電，同時，通過直流濾波器進(jìn)行濾波并輸出平穩(wěn)的直流電，平穩(wěn)直流之后通過逆變功率模塊和變壓器將直流電變換為脈寬調(diào)制輸出的交流電，最終通過LC濾波器濾波，同時通過輸出濾波器輸出。所述的逆變控制電路模塊包括依次連接的基準(zhǔn)信號產(chǎn)生模塊、數(shù)字分頻模塊、基準(zhǔn)波數(shù)據(jù)表模塊、基準(zhǔn)波產(chǎn)生模塊和基準(zhǔn)波幅度調(diào)整模塊；輸出電壓調(diào)整模塊與基準(zhǔn)波幅度調(diào)整模塊相連，鎖相輸入通過鎖相控制模塊與數(shù)字分頻模塊相連，基準(zhǔn)信號產(chǎn)生模塊與SPWM載波調(diào)整模塊相連，SPWM載波調(diào)整模塊通過三角波產(chǎn)生模塊與SPWM波產(chǎn)生調(diào)整模塊相連，輸出反饋模塊通過基準(zhǔn)波對稱調(diào)整模塊與SPWM波產(chǎn)生調(diào)整模塊相連，輸出反饋接輸出反饋模塊，輸出反饋模塊與基準(zhǔn)波幅度調(diào)整模塊相連，基準(zhǔn)波幅度調(diào)整模塊與基準(zhǔn)波對稱調(diào)整模塊相連，保護(hù)監(jiān)測控制模塊分別與基準(zhǔn)波幅度調(diào)整模塊和SPWM輸出模塊相連，保護(hù)監(jiān)測控制模塊用于監(jiān)測輸出欠壓、輸出過壓、輸出過載、過熱和輸入欠過壓；SPWM波產(chǎn)生調(diào)整模塊與SPWM輸出模塊相連，SPWM輸出模塊通過驅(qū)動電路模塊與功率器件相連，功率器件接直流輸入和交流輸出。本實用新型的有益效果是所述的單相變?nèi)鄡艋娫囱b置采用IGBT高頻開關(guān)、數(shù)字分頻、鎖相，波形瞬時值反饋控制等新技術(shù)和模塊化結(jié)構(gòu)，輸出波形品質(zhì)好，負(fù)載適應(yīng)性強(qiáng)，動態(tài)反應(yīng)速度快，其應(yīng)用消除了直接使用電網(wǎng)供電所產(chǎn)生的不利因素，根本上避免了由于電壓頻率波動太大、波形失真大等可能造成的危害，從而保證用電設(shè)備能夠安全、可靠運行，并克服了 UPS帶感性負(fù)載困難的缺點，能適用于任何負(fù)載。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)原理框圖；圖2是本實用新型的逆變系統(tǒng)原理框圖；圖3是本實用新型的逆變控制電路模塊電路連接圖。圖中1、高壓隔離開關(guān)；2、避雷器；3、干式移相變壓器；4、逆變系統(tǒng)；4_1、交流濾波模塊；4_2、整流橋；4-3、直流濾波器；4-4、逆變功率器件模塊；4-5、變壓器；4_6、LC濾波器；4_7、輸出濾波器；4-8、顯示電路模塊；4-9、逆變控制電路模塊；4-10、通過檢測單元模塊；5、輸出變壓器；6、基準(zhǔn)信號產(chǎn)生模塊；7、三角波產(chǎn)生模塊；8、數(shù)字分頻模塊；9、基準(zhǔn)波數(shù)據(jù)表模塊；10、SPWM波產(chǎn)生調(diào)整模塊；11、基準(zhǔn)波產(chǎn)生模塊；12、基準(zhǔn)波對稱調(diào)整模塊；13、基準(zhǔn)波幅度調(diào)整模塊；14、輸出反饋模塊；15、輸出電壓調(diào)整模塊；16、保護(hù)監(jiān)測控制模塊；17、SPWM輸出模塊；18、驅(qū)動電路模塊；19、功率器件。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實例只用于解釋本實用新型，并非用于限定本實用新型的范圍。實施例1 :見圖1，圖2，圖3，所述的單相變?nèi)鄡艋娫囱b置包括依次連接的高壓隔離開關(guān)1、避雷器2、干式移相變壓器3和輸出變壓器5，其特點是所述的干式移相變壓器3和輸出變壓器5之間設(shè)置有逆變系統(tǒng)4 ;逆變系統(tǒng)4包括逆變主電路模塊22，用于控制逆變主電路模塊的逆變控制電路模塊4-9，和逆變控制電路模塊相連接的顯示電路模塊4-8，逆變主電路模塊22和逆變控制電路模塊4-9相互連接。所述的顯示電路模塊4-8采用LED數(shù)碼管顯示。通過對輸出電壓、電流以及頻率的采集處理，可以顯示電源的頻率、電壓、電流、功率、功率因數(shù)等指標(biāo)，同時可以顯示電源的工作狀態(tài)即工作、故障等信息；所述的逆變主電路模塊包括依次連接的交流濾波模塊4-1、整流橋4-2、直流濾波器4-3、逆變功率器件模塊4-4、變壓器4-5、LC濾波器4_6和輸出濾波器4_7 ;所述的逆變控制電路模塊4-9與整流橋4-2相連，逆變功率器件模塊4-4與逆變控制電路模塊4-9互聯(lián)，顯示電路模塊4-8與逆變控制電路模塊4-9互聯(lián)，輸出濾波器4-7的輸出通過檢測単元模塊4-10與逆變控制電路模塊4-9相連；交流市電通過交流濾波模塊進(jìn)行整流，通過整流橋進(jìn)行整流，并將交流電變換為直流電，同時，通過直流濾波器進(jìn)行濾波并輸出平穩(wěn)的直流電，平穩(wěn)直流之后通過逆變功率模塊和變壓器將直流電變換為脈寬調(diào)制輸出的交流電，最終通過LC濾波器濾波，同時通過輸出濾波器輸出。所述的逆變控制電路模塊包括依次連接的基準(zhǔn)信號產(chǎn)生模塊6、數(shù)字分頻模塊8、基準(zhǔn)波數(shù)據(jù)表模塊9、基準(zhǔn)波產(chǎn)生模塊11和基準(zhǔn)波幅度調(diào)整模塊13 ;輸出電壓調(diào)整模塊15與基準(zhǔn)波幅度調(diào)整模塊13相連，鎖相輸入通過鎖相控制模塊20與數(shù)字分頻模塊8相連，基準(zhǔn)信號產(chǎn)生模塊6與SPWM載波調(diào)整模塊21相連，SPWM載波調(diào)整模塊21通過三角波產(chǎn)生模塊7與SPWM波產(chǎn)生調(diào)整模塊10相連，輸出反饋模塊14通過基準(zhǔn)波對稱調(diào)整模塊12與SPWM波產(chǎn)生調(diào)整模塊10相連，輸出反饋接輸出反饋模塊14，輸出反饋模塊14與基準(zhǔn)波幅度調(diào)整模塊13相連，基準(zhǔn)波幅度調(diào)整模塊13與基準(zhǔn)波對稱調(diào)整模塊12相連，保護(hù)監(jiān)測控制模塊16分別與基準(zhǔn)波幅度調(diào)整模塊13和SPWM輸出模塊17相連，保護(hù)監(jiān)測控制模塊16用于監(jiān)測輸出欠壓、輸出過壓、輸出過載、過熱和輸入欠過壓；SPWM波產(chǎn)生調(diào)整模塊10與SPWM輸出模塊17相連，SPWM輸出模塊17通過驅(qū)動電路模塊18與功率器件19相連，功率器件接直流輸入和交流輸出。所述的逆變控制電路主要工作過程如下由晶振、計數(shù)器芯片HCF4060BE及外圍元件組成的信號發(fā)生單元產(chǎn)生基準(zhǔn)信號，經(jīng)選擇后分兩路，一路去SPWM載波調(diào)整電路作為SPWM載頻信號，另一路輸出到二進(jìn)制計數(shù)器芯片CD4040BE進(jìn)行數(shù)字分頻及鎖相，數(shù)字分頻輸出信號從EPROM存儲芯片MC27C256B-12F1L中的數(shù)據(jù)表讀取基準(zhǔn)波數(shù)據(jù)，輸入到數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DAC0832和運算放大器LF353組成的基準(zhǔn)正弦波產(chǎn)生電路，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換產(chǎn)生輸出基準(zhǔn)正弦波信號，基準(zhǔn)正弦波信號經(jīng)過低噪線性放大器0P070和兩塊精密基準(zhǔn)電源LM336組成的對稱性調(diào)整調(diào)整、輸出電源反饋控制輸出需求的標(biāo)準(zhǔn)正弦波輸出到雙電壓比較器LM393、施密特觸發(fā)器⑶40106BE組成的SPWM波產(chǎn)生調(diào)整單元，SPWM波產(chǎn)生調(diào)整單元另一路輸入信號來自SPWM載波調(diào)整電路的載波信號，載波信號是由基準(zhǔn)信號產(chǎn)生的，經(jīng)三極管S8550、運算放大器LF353組成的SPWM載波調(diào)整電路和三角波產(chǎn)生電路，生成極性相反幅度相等的三角波作為載波輸出到SPWM波產(chǎn)生調(diào)整單元，SPWM信號經(jīng)調(diào)整電路調(diào)整后到與門⑶4081BE、高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列ULN2004組成的SPWM輸出電路，輸出電路受保護(hù)監(jiān)測電路控制，以保證電源及用電設(shè)備的安全，輸出的SPWM信號經(jīng)驅(qū)動電路到IGBT功率器件，將輸入功率器件的直流電源轉(zhuǎn)換為所需的交流電輸出，完成了逆變控制過程。電路中有輸出電壓瞬時反饋控制以保證電源的穩(wěn)定性及帶負(fù)載能力，主要過程為輸出電源經(jīng)檢測單元將電壓電流反饋信號經(jīng)過初步處理后分兩路，一路直接通過運算放大器LM393組成的比較電路對基準(zhǔn)正弦波進(jìn)行負(fù)反饋控制，另一路經(jīng)過低噪線性放大器0P070和兩塊精密基準(zhǔn)電源LM336組成的精密整形調(diào)整電路反饋到數(shù)模轉(zhuǎn)換電路DAC0832，對其輸出的基準(zhǔn)正弦波進(jìn)行迅速控制，即采用輸出電壓瞬時反饋兩次對基準(zhǔn)正弦波進(jìn)行控制和調(diào)整，達(dá)到迅速穩(wěn)定目的。電路中還有保護(hù)單元主要通過對輸入電壓、輸出電壓、輸出電流、功率器件溫度等進(jìn)行監(jiān)測，具有輸入過欠壓、輸出過壓、輸出過流、輸出過載、過熱等監(jiān)測保護(hù)功能，保護(hù)電路通過控制數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC0832正弦波輸出以及與門⑶4081BESPWM輸出電路來實現(xiàn)保護(hù)功能。鎖相控制電路將外部參考電壓相位采集處理，控制數(shù)字分頻電路的工作，達(dá)到與參考電壓同相的目的。電壓調(diào)整電路由精密基準(zhǔn)電源LM336及外圍元件組成，通過調(diào)整電路數(shù)模轉(zhuǎn)換電路DAC0832的參考電壓控制基準(zhǔn)正弦波的幅度，達(dá)到控制輸出電壓的目的。另外電路還有啟動電路、顯示電路以及電源電路等。本實用新型三相電源的主電路及控制電路按照三套獨立的単相電源進(jìn)行設(shè)計。主電路采用交一直一交結(jié)構(gòu)，包括整流器、直流濾波器、逆變器、交流濾波及變壓器等組成部分。其中，交-直部分為橋式整流，經(jīng)交流接觸器軟啟到電解電容濾波，得到平穩(wěn)電流。三套單相逆變電路輸出互差120電角度，在變壓器原邊彼此電氣獨立，在變壓器副邊接成星形，輸出所要求的三相交流電。電壓及波形控制針對單相輸出，采用了三套獨立的單相控制器，使三相電源的任一相均可以作為單相電源獨立使用，并可適應(yīng)任意不平衡負(fù)載，從而極大的提高了電源的負(fù)載適應(yīng)能力。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種單相變?nèi)鄡艋娫囱b置，包括依次連接的高壓隔離開關(guān)、避雷器、干式移相變壓器和輸出變壓器，其特征在于所述的干式移相變壓器和輸出變壓器之間設(shè)置有逆變系統(tǒng)；逆變系統(tǒng)包括逆變主電路模塊，用于控制逆變主電路模塊的逆變控制電路模塊，和逆變控制電路模塊相連接的顯示電路模塊，逆變主電路模塊和逆變控制電路模塊相互連接。
2.如權(quán)利要求1所述的單相變?nèi)鄡艋娫囱b置，其特征在于所述的顯示電路模塊采用LED數(shù)碼管顯示。
3.如權(quán)利要求1所述的單相變?nèi)鄡艋娫囱b置，其特征在于所述的逆變主電路模塊包括依次連接的交流濾波模塊、整流橋、直流濾波器、逆變功率器件模塊、變壓器、LC濾波器和輸出濾波器；所述的逆變控制電路模塊與整流橋相連，逆變功率器件模塊與逆變控制電路模塊互聯(lián)，顯示電路模塊與逆變控制電路模塊互聯(lián)，輸出濾波器的輸出通過檢測單元模塊與逆變控制電路模塊相連。
4.如權(quán)利要求1或3所述的單相變?nèi)鄡艋娫囱b置，其特征在于所述的逆變控制電路模塊包括依次連接的基準(zhǔn)信號產(chǎn)生模塊、數(shù)字分頻模塊、基準(zhǔn)波數(shù)據(jù)表模塊、基準(zhǔn)波產(chǎn)生模塊和基準(zhǔn)波幅度調(diào)整模塊；輸出電壓調(diào)整模塊與基準(zhǔn)波幅度調(diào)整模塊相連，鎖相輸入通過鎖相控制模塊與數(shù)字分頻模塊相連，基準(zhǔn)信號產(chǎn)生模塊與SPWM載波調(diào)整模塊相連， SPWM載波調(diào)整模塊通過三角波產(chǎn)生模塊與SPWM波產(chǎn)生調(diào)整模塊相連，輸出反饋模塊通過基準(zhǔn)波對稱調(diào)整模塊與SPWM波產(chǎn)生調(diào)整模塊相連，輸出反饋接輸出反饋模塊，輸出反饋模塊與基準(zhǔn)波幅度調(diào)整模塊相連，基準(zhǔn)波幅度調(diào)整模塊與基準(zhǔn)波對稱調(diào)整模塊相連，保護(hù)監(jiān)測控制模塊分別與基準(zhǔn)波幅度調(diào)整模塊和SPWM輸出模塊相連；SPWM波產(chǎn)生調(diào)整模塊與 SPWM輸出模塊相連，SPWM輸出模塊通過驅(qū)動電路模塊與功率器件相連，功率器件接直流輸入和交流輸出。
專利摘要本實用新型涉及電氣化鐵路供電技術(shù)，尤其涉及電氣化牽引鐵路供電系統(tǒng)的穩(wěn)壓穩(wěn)頻凈化電源裝置。包括依次連接的高壓隔離開關(guān)、避雷器、干式移相變壓器和輸出變壓器，其特點是所述的干式移相變壓器和輸出變壓器之間設(shè)置有逆變系統(tǒng)；逆變系統(tǒng)包括逆變主電路模塊，用于控制逆變主電路模塊的逆變控制電路模塊，和逆變控制電路模塊相連接的顯示電路模塊，逆變主電路模塊和逆變控制電路模塊相互連接。其采用IGBT高頻開關(guān)、數(shù)字分頻、鎖相，波形瞬時值反饋控制等新技術(shù)和模塊化結(jié)構(gòu)，輸出波形品質(zhì)好，負(fù)載適應(yīng)性強(qiáng)，動態(tài)反應(yīng)速度快。
文檔編號H02M5/458GK202889212SQ201220619899
公開日2013年4月17日 申請日期2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月21日
發(fā)明者銀振剛, 李啟祥, 孫軍勇, 華有梅, 胡進(jìn)寶, 張小鵬, 梁曉軍, 薛君梅, 張萍, 張俊秀, 謝隴漢, 高保德 申請人:蘭州銀利電器設(shè)備有限責(zé)任公司