軌道客車用輔助電源變頻器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及軌道客車輔助電源變頻器。
【背景技術(shù)】
[0002] 歐洲車輛輔助供電電源的額定頻率多為60Hz，在頻率為60Hz工況下，如果直接使 用電源頻率為50Hz的設備（如微波爐、電烤箱、冷凍柜等)，由于工作電壓的額定頻率不一 致，很容易造成用電設備的損壞，所以需要開發(fā)研究一種適應軌道客車用的輔助電源變頻 器。
[0003] 目前，變頻器的使用主要是調(diào)整電機的功率、實現(xiàn)電機的變速運行，相對來說較側(cè) 重于控制電機的啟動電流、降低電力線路電壓波動、調(diào)整電機的轉(zhuǎn)矩等，從嚴格意義上劃分 這類變頻器不能被定義為電源變頻器范疇。另外，即便是市場上的普通變頻器能夠?qū)崿F(xiàn)電 源的頻率變換，也僅為單相電源輸入，單相電源輸出，而軌道車輛上能提供的輸入電源為三 相，因此需要研究一種能夠?qū)④囕v的三相電源輸入變成單相電源輸出的變頻器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種滿足車輛的三相電源輸入變單相電源輸出的輔助電源 變頻器，以滿足車上電器設備的使用要求。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種軌道客車用輔助電源變頻器，其特征在于包 括： 輸入濾波模塊，對輸入的三相電源進行濾波； 預充電及整流模塊，將濾波后的三相輸入交流電源轉(zhuǎn)換成DC320V直流電壓； 智能功率逆變模塊，將轉(zhuǎn)換后的DC320V直流電壓逆變?yōu)锳C230V50Hz輸出電源； 正弦濾波模塊，通過LC電路對AC230V50Hz輸出電源進行濾波； 控制模塊，主要由啟動信號接收模塊、輸入電壓采樣模塊、直流電源供電模塊、繼電器 吸合及狀態(tài)檢測模塊、單片機運算模塊、逆變驅(qū)動芯片、輸出電壓采樣模塊、輸出電流采樣 模塊、溫度異常檢測模塊、穩(wěn)壓修正模塊、故障顯示模塊組成，其中： 啟動信號接收模塊接收確認來自車輛提供的啟動信號； 輸入電壓采樣模塊對車輛提供的輸入電壓進行采樣，并傳輸給單片機進行輸入電壓的 欠壓及過壓檢測； 直流電源供電模塊對輸入電源進行濾波，防止產(chǎn)生浪涌沖擊電壓，同時給預充電及整 流模塊提供DC24V接觸器吸合電源，給智能功率逆變模塊提供DC110V工作電源； 繼電器吸合及狀態(tài)檢測模塊用來控制預充電及整流模塊的繼電器吸合并檢測吸合動 作是否正確； 單片機運算模塊用來實現(xiàn)對啟動信號的確認、判斷輸入電壓是否欠壓或過壓、判斷繼 電器吸合動作是否正確、發(fā)出逆變指令、判斷輸出電壓是否欠壓或過壓、判斷輸出電流是否 短路或過載、判斷溫度是否異常、進行穩(wěn)壓波形的偏移量計算、發(fā)出故障代碼； 逆變驅(qū)動芯片產(chǎn)生SPWM波逆變指令給智能功率逆變模塊； 輸出電壓米樣模塊對輸出電壓進行米樣，并傳輸給單片機進行輸出電壓的欠壓及過壓 檢測； 輸出電流采樣模塊對輸出的電流進行采樣，并傳輸給單片機進行輸出電流的短路及過 載檢測； 溫度異常檢測模塊對PT100電阻的變化值進行處理再送入單片機進行檢測，用于判斷 散熱器是否超溫； 穩(wěn)壓修正模塊進行偏移量計算，如發(fā)現(xiàn)輸出電壓波形不穩(wěn)，則傳輸給單片機進行修正 脈寬，給智能功率逆變模塊發(fā)出更新驅(qū)動信號； 故障顯示模塊來驅(qū)動一位的8段數(shù)碼顯示管，顯示相應的故障代碼。
[0006] 輸入濾波模塊中的濾波器采用380V、30A的NF311A30/02。
[0007] 預充電及整流模塊的預充電電路由1個繼電器、2個電阻、三相整流橋組成，繼電 器采用歐姆龍公司的G8P-1A4TP/DC24V型號，電阻選用RX20-50W-150Ω;整流電路的三相 整流橋型號為美國仙童的GBPC3510W。
[0008] 智能功率逆變模塊的IPM采用日本三菱PS21A7A。
[0009] 正弦濾波模塊采用LC濾波電路，正弦濾波器的電感選用的參數(shù)為1. 5mH35A，電 容選用的參數(shù)為450V100uF。
[0010] 控制模塊采用的驅(qū)動芯片型號為M57962,單片機采用的型號為STM32F103。
[0011] 本發(fā)明通過輸入濾波模塊、預充電及整流模塊、智能功率逆變模塊、正弦濾波模 塊、控制模塊的連接控制，實現(xiàn)了三相電源輸入變單相電源輸出，解決了目前普通變頻器僅 單相電源輸入單相電源輸出問題，滿足軌道客車車輛上電器設備的使用要求。變頻器采用 單片機控制，實時監(jiān)視工作狀態(tài)，具備多重保護功能。
【附圖說明】
[0012] 圖1是本發(fā)明【具體實施方式】的結(jié)構(gòu)框圖； 圖2是控制模塊主程序流程圖； 圖3是控制模塊中斷程序流程圖； 圖4是本發(fā)明外形圖。
【具體實施方式】
[0013] 參照圖1，本發(fā)明【具體實施方式】包括輸入濾波模塊2、預充電及整流模塊3、智能功 率逆變模塊4、正弦濾波模塊5、控制模塊9、電流互感器6、電壓互感器8、啟動信號空開10， 輸入濾波模塊2的XI、X2、X3分別連接車輛的輸入電源1的U、V、W相，輸入濾波模塊2的 X4、X5、X6分別連接預充電及整流模塊3的X4、X5、X6以及控制模塊9的X2 ;預充電及整流 模塊3的XI、X2連接智能功率逆變模塊4的XI、X2 ;預充電及整流模塊3的X3連接控制模 塊9的X3,控制模塊9給預充電及整流模塊3提供24V繼電器吸合電源；智能功率逆變模塊 4的X5、X6分別連接電感和電容；控制模塊9的X4連接智能功率逆變模塊4的X3,控制模塊 9的X5針腳1和針腳2分別連接智能功率逆變模塊4的X4針腳1和針腳2,控制模塊9通 過給智能功率逆變模塊提供啟動工作信號，并接收及處理智能功率逆變模塊反饋的故障信 號，其執(zhí)行的主程序的特征為在設備上電、初始化并自檢合格后，開始接收啟動信號，判斷 車輛提供的輸入電源是否存在欠壓、過壓現(xiàn)象，當電壓達到設定值后，開始吸合繼電器，并 給智能功率逆變模塊發(fā)逆變指令，然后開中斷，開始重復判斷巡檢故障；控制模塊執(zhí)行的中 斷程序的特征為在讀出智能功率逆變模塊輸出的電壓、電流值后，判斷輸出是否存在欠壓、 過壓、過流、過載現(xiàn)象，并通過偏移量計算，如發(fā)現(xiàn)輸出電壓不穩(wěn)，則進行修正脈寬，給智能 功率逆變模塊發(fā)出更新驅(qū)動信號；電流互感器連接控制模塊9的X6的針腳1和針腳2 ;電 壓互感器8連接控制模塊9的X6的針腳3和針腳4 ;啟動信號空開10的START1和START2 啟動信號分別連接控制模塊9的XI針腳1和針腳2。
[0014] 參照圖2,本發(fā)明控制模塊執(zhí)行的主程序包括下列步驟： (1) 首先進行上電復位，然后設備開始初始化，判斷自檢是否合格，如是則接收車輛提 供的啟動信號，如不是則再次進行自檢； (2) 當接收車輛提供的啟動信號后，判斷車輛提供的輸入電源電壓是否小于AC197V， 如是則報相應的故障代碼2,如不是則繼續(xù)判斷輸入電源電壓是否大于AC250V，如是則報 相應的故障代碼1，如不是則延時5s，延時目的是通過R11、R12給后續(xù)電容充電，當電壓達 到一設定值后，且控制模塊將繼電器吸合DC24V電源提供給預充電及整流模塊后，繼電器 吸合并判斷吸合動作是否正確，如未吸合則報故障代碼〇 ; (3) 吸合繼電器后且控制模塊將DC110V工作電源提供給智能功率逆變模塊后開始發(fā) 逆變指令，然后開中斷，此時開始判斷巡檢故障，如是則進行故障處理，并進行故障存儲，如 不是則繼續(xù)巡檢故障。
[0015] 參照圖3,控制模塊執(zhí)行的中斷程序包括下列步驟： (1) 賦變量定義，然后判斷是否為一般故障，如是進行故障顯示，并退出；如不是，則讀 出電壓值，然后讀出電流值； (2) 讀出電壓電流值后，判斷輸出電壓是否小于AC195V，如是進行故障顯示，并退出； 如不是則繼續(xù)判斷輸出電壓是否大于AC253V，如是則進行故障顯示，并退出；如不是則繼 續(xù)判斷輸出電流在額定電流值的1. 2倍工況下，持續(xù)時間要保持60s，如果小于60s，則故障 顯示，并退出；如不是則繼續(xù)判斷輸出是否過載，判斷條件為：1. 1倍過載能持續(xù)工作lmin，