用於電氣化鐵路的交直交站用電源的製作方法

2023-09-18 03:19:20 1

專利名稱：用於電氣化鐵路的交直交站用電源的製作方法
用於電氣化鐵路的交直交站用電源一、 技術領域本實用新型涉及一種交直交電源，尤其是用於電氣化鐵路的交直交站用電源。二、 背景技術在對電氣化鐵路半閉塞區段車站進行的供電技術改造中，以及電氣化鐵路全閉塞 區段車站供電系統中，為保障車站信號、通訊系統等負荷的不間斷可靠供電，需要可 從牽引網直接取電，也可從蓄電池組取電的電源供電裝置。該電源供電裝置應當具有 高的可靠性，以及大的電氣容量和長時斷網供電能力，在為鐵路提速提供技術支持的 同時，節約用電成本。在邊遠山區供電欠發達區段，還可以為車站提供生活用電。因 而，作為一種通用工業產品，節能、安全可靠、高工作效率和低成本是設計的要點。 傳統工作用的站用電源，內部採用大量大功率按鈕、開關、繼電器，生產成本高，體 積大，重量重，可靠性差，而且用戶界面粗糙，操作不方便。三、 發明內容本發明的目的是提供一種適用於電氣化鐵路的交直交站用電源。 為了解決現有技術中出現的問題，本發明提出一種技術方案適用於電氣化鐵路 的交直交站用電源，包括輸入單元l、第一功率變換單元2、第二功率變換單元3、 第三功率變換單元4、第四PIC控制器5、顯示界面6和用戶手動輸入單元7，其中， 輸入單元1包括整流單元l一l和繼電器切換電路1_2，是將外界牽引網電壓Uil接整 流單元l一l的輸入側，整流單元1_1的輸出側接繼電器切換電路1_2的輸入側，繼電 器切換電路l一2的另一輸入側接外界蓄電池組電壓Ui2，繼電器切換電路的輸出電壓 Ui3同時接第一直直變換電路的輸入側2—1、第二直直變換電路的輸入側3—1和第三 直直變換電路的輸入側4_1;第一功率變換單元包括第一直直變換電路2—1、第一直 交變換電路2一2和第一 PIC控制器2—3，是將第一直直變換電路的電壓輸出Udl接第 一直交變換電路2_2，第一直直變換電路的採樣輸出mll接第一PIC控制器2一3，第 一直交變換電路的電壓輸出Uol接外界負載，第一直交變換電路的採樣輸出m12接 第一 PIC控制器2—3，第一 PIC控制器的驅動輸出vll接第一直直變換電路2_1,第一 PIC控制器2_3的另一驅動輸出v12接第一直交變換電路2—2;第二功率變換單元 包括第二直直變換電路3_1、第二直交變換電路3_2和第二？1(:控制器3—3，是將第 二直直變換電路的電壓輸出Ud2接第二直交變換電路3—2,第二直直變換電路的採樣 輸出m21接第二 PIC控制器3—3,第二直交變換電路的電壓輸出Uo2接外界負載， 第二直交變換電路的採樣輸出m22接第二 PIC控制器3_3，第二 PIC控制器的驅動 輸出v21接第二直直變換電路3_1，第二 PIC控制器3—3的另一驅動輸出v22接第二 直交變換電路3—2;第三功率變換單元包括第三直直變換電路4一1、第三直交變換電 路4_2和第三PIC控制器4—3，是將第三直直變換電路的電壓輸出Ud3接第三直交變 換電路4一2，第三直直變換電路的採樣輸出m31接第三PIC控制器4一3，第三直交變 換電路的電壓輸出Uo3接外界負載，第三直交變換電路的採樣輸出m32接第三PIC 控制器4一3，第三PIC控制器的驅動輸出v31接第三直直變換電路4J，第三PIC控 制器4一3的另一驅動輸出^32接第三直交變換電路4_2;繼電器切換電路1—2、第一 PIC控制器2—3、第二PIC控制器3—3、第三PIC控制器4—3、顯示界面6和用戶輸 入單元7同時和第四PIC控制器5連接。本發明的交直交站用電源，採用了模塊化和多核的設計思想。第一功率變換單元 2、第二功率變換單元3和第三功率變換單元4是三個獨立的功能模塊，包含自己的直 直變換電路和直交變換電路，以及PIC控制器來實現閉環PWM調節、驅動和保護等功 能，分別得到A、 B、 C三相穩定的交流市電輸出。本發明的交直交站用電源包含第四 PIC控制器5來實現整體控制同第一 1<:控制器2_3、第二？1(:控制器3_3、第三PIC控 制器4—3進行通訊，設置第一功率變換單元2、第二功率變換單元3和第三功率變換單 元4電壓閉環調節所必需的三相基準相位，根據接收到的第一PIC控制器2—3、第二PIC 控制器3—3和第三PIC控制器4一3採集並發送的各功率變換單元的電氣信號，完成參數 顯示6或繼電保護功能；第四PIC控制器5根據用戶手動輸入單元7輸出的用戶設置，進 行繼電動作，控制繼電器切換電路1一2切換，選擇從外界牽引電網還是蓄電池取電。有益效果本發明是一種用於電氣化鐵路的交直交站用電源，具有如下優點(1)模塊設計思想，各功率模塊通用性好易維護，由於總功率由各模塊一起承擔，使得單 個模塊主電路可以使用低功率等級的器件，整合效果可降低系統成本，且發熱點分布更合理，散熱良好；系統穩定性提高；(2)多核設計思想使得系統功能完備，性能優 良，各核並行處理，使系統處理速度加倍；各控制核晶片分擔部分功能，針對性強， 晶片資源得到充分利用，並且控制核選用低廉的數字處理晶片即可，無需採用價格高昂的高端晶片，整體效果仍然降低了成本。四

圖1是本發明的適用於用於電氣化鐵路的交直交站用電源結構示意圖； 圖2是本發明的適用於電氣化鐵路的交直交站用電源中第一 PIC控制器軟體主 中斷程序流程；圖3是本發明的適用於電氣化鐵路的交直交站用電源中第四PIC控制器軟體流程。五具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明創造作進一步說明如圖1所示，本實施例的適用於電氣化鐵路的交直交站用電源，包括輸入單元l、 第一功率變換單元2、第二功率變換單元3、第三功率變換單元4、第四PIC控制器5、 顯示界面6和用戶手動輸入單元7，其中，輸入單元l包括整流單元l一l和繼電器切換電 路1—2，是將外界牽引網電壓Uil接整流單元1—l的輸入側，整流單元1_1的輸出側接繼 電器切換電路1—2的輸入側，繼電器切換電路1—2的另一輸入側接外界蓄電池組電壓 Ui2，繼電器切換電路的輸出電壓Ui3同時接第一直直變換電路的輸入側2一l、第二直 直變換電路的輸入側3_1和第三直直變換電路的輸入側4_1;第一功率變換單元包括第 一直直變換電路2一1、第一直交變換電路2—2和第一PIC控制器2—3，是將第一直直變換 電路的電壓輸出Udl接第一直交變換電路2—2，第一直直變換電路的採樣輸出mll接第 一PIC控制器2—3，第一直交變換電路的電壓輸出Uol接外界負載，第一直交變換電路 的採樣輸出ml2接第一PIC控制器2一3，第一PIC控制器的驅動輸出vll接第一直直變換 電路2—1，第一PIC控制器2—3的另一驅動輸出vl2接第一直交變換電路2—2;第二功率 變換單元包括第二直直變換電路3—1、第二直交變換電路3_2和第二 1(:控制器3—3，是 將第二直直變換電路的電壓輸出Ud2接第二直交變換電路3一2，第二直直變換電路的 採樣輸出m21接第二PIC控制器3—3，第二直交變換電路的電壓輸出Uo2接外界負載， 第二直交變換電路的採樣輸出1 22接第二 1(:控制器3_3，第二PIC控制器的驅動輸出 v21接第二直直變換電路3—1,第二PIC控制器3—3的另一驅動輸出v22接第二直交變換 電路3—2;第三功率變換單元包括第三直直變換電路4_1、第三直交變換電路4_2和第 三PIC控制器4—3，是將第三直直變換電路的電壓輸出Ud3接第三直交變換電路4—2, 第三直直變換電路的採樣輸出m31接第三PIC控制器4—3,第三直交變換電路的電壓輸 出Uo3接外界負載，第三直交變換電路的採樣輸出m32接第三PIC控制器4 3，第三PIC控制器的驅動輸出v31接第三直直變換電路4—1，第三PIC控制器4—3的另一驅動輸出 ^2接第三直交變換電路4_2;繼電器切換電路1—2、第一PIC控制器2—3、第二PIC控制 器3—3、第三PIC控制器4—3、顯示界面6和用戶輸入單元7同時和第四PIC控制器5連接。如圖2所示，第一 PIC控制器2—1控制第一功率變換單元2完成功率變換功能， 將輸入單元給出的直流輸入電壓Ui3轉換成單相交流市電輸出，首先控制第一直直變 換電路將輸入電壓Ui3轉變為穩定的直流母線電壓Udl，是通過採樣第一直直變換電 路2J的電氣參數m11，將直流母線電壓Udl的值和設定基準相比較，經數字PI算 法運算得到第一直直變換電路的驅動佔空比大小，將驅動信號vll送第一直直變換電 路2一1的驅動電路，通過調節佔空比使得直流母線電壓Udl穩定在設定值；然後控 制第一直交變換電路2—2將直流母線電壓Udl逆變為一相穩定的交流市電Uol輸出， 是接受第四PIC控制器發出的本相交流輸出電壓相位信號，調節本相正弦表的起始位 置，採樣第一直交變換電路2_2的電氣參數11112，將本相交流輸出電壓Uol的值和 本相正弦表相比較，經數字PI算法運算得到第一直交變換電路的驅動佔空比大小， 將驅動信號v12送第一直交變換電路2_2的驅動電路，通過調節佔空比使得本相交流 輸出電壓Uol穩定在設定值；第一 PIC控制器2—1還根據採樣到的第一直直變換電 路2一1的電氣參數mil和第一直交變換電路2—2的電氣參數m12，來完成本相保護 功能，包括輸入過、欠壓保護，直流母線過、欠壓保護，輸出過壓保護，輸入過流保 護等；第一 pic控制器2_1還將本相電氣參數送第四pic控制器5;第一 pic控制器 2—1將本相是否正常工作通知第四PIC控制器5。第二 PIC控制器3—1程序流程同第一 PIC控制器程序流程相同，僅控制對象變 為第二功率變換單元3。第三PIC控制器4_1程序流程同第一 PIC控制器程序流程相同，僅控制對象變 為第三功率變換單元4。如圖3所示，第四PIC控制器5根據用戶手動輸入單元7輸出的用戶設置，進 行繼電動作，控制繼電器切換電路1_2切換，選擇從外界牽引電網還是蓄電池取電； 第四PIC控制器5發送指令到第一PIC控制器2—3、第二PIC控制器3—3、第三PIC 控制器4—3，設置第一功率變換單元2、第二功率變換單元3和第三功率變換單元4 電壓閉環調節所必需的三相基準相位;接收第一 PIC控制器2—3、第二 PIC控制器3—3 和第三PIC控制器4—3採集並發送的各功率變換單元的電氣信號，控制顯示界面6 完成參數顯示；若接收到第一 PIC控制器2—3、第二 PIC控制器3一3或第三PIC控制器4—3發送來的保護信號，控制繼電器切換電路1—2進行斷電保護，並在顯示界面6 顯示故障保護信息。雖然本實用新型已以較佳實施例公開如上，但它們並不是用來限定本實用新型, 任何熟悉此技藝者，在不脫離本實用新型之精神和範圍內，自當可作各種變化或潤飾， 因此本實用新型的保護範圍應當以本申請的權利要求保護範圍所界定的為準。
權利要求
1、一種適用於電氣化鐵路的交直交站用電源，其特徵在於，包括輸入單元(1)、第一功率變換單元(2)、第二功率變換單元(3)、第三功率變換單元(4)、第四PIC控制器(5)、顯示界面(6)和用戶手動輸入單元(7)，其中，輸入單元(1)包括整流單元(1_1)和繼電器切換電路(1_2)，是將外界牽引網電壓(Ui1)接整流單元(1_1)的輸入側，整流單元(1_1)的輸出側接繼電器切換電路(1_2)的輸入側，繼電器切換電路(1_2)的另一輸入側接外界蓄電池組電壓(Ui2)，繼電器切換電路的輸出電壓(Ui3)同時接第一直直變換電路的輸入側(2_1)、第二直直變換電路的輸入側(3_1)和第三直直變換電路的輸入側(4_1)；第一功率變換單元包括第一直直變換電路(2_1)、第一直交變換電路(2_2)和第一PIC控制器(2_3)，是將第一直直變換電路的電壓輸出(Ud1)接第一直交變換電路(2_2)，第一直直變換電路的採樣輸出(m11)接第一PIC控制器(2_3)，第一直交變換電路的電壓輸出(Uo1)接外界負載，第一直交變換電路的採樣輸出(m12)接第一PIC控制器(2_3)，第一PIC控制器的驅動輸出(v11)接第一直直變換電路(2_1)，第一PIC控制器(2_3)的另一驅動輸出(v12)接第一直交變換電路(2_2)；第二功率變換單元包括第二直直變換電路(3_1)、第二直交變換電路(3_2)和第二PIC控制器(3_3)，是將第二直直變換電路的電壓輸出(Ud2)接第二直交變換電路(3_2)，第二直直變換電路的採樣輸出(m21)接第二PIC控制器(3_3)，第二直交變換電路的電壓輸出(Uo2)接外界負載，第二直交變換電路的採樣輸出(m22)接第二PIC控制器(3_3)，第二PIC控制器的驅動輸出(v21)接第二直直變換電路(3_1)，第二PIC控制器(3_3)的另一驅動輸出(v22)接第二直交變換電路(3_2)；第三功率變換單元包括第三直直變換電路(4_1)、第三直交變換電路(4_2)和第三PIC控制器(4_3)，是將第三直直變換電路的電壓輸出(Ud3)接第三直交變換電路(4_2)，第三直直變換電路的採樣輸出(m31)接第三PIC控制器(4_3)，第三直交變換電路的電壓輸出(Uo3)接外界負載，第三直交變換電路的採樣輸出(m32)接第三PIC控制器(4_3)，第三PIC控制器的驅動輸出(v31)接第三直直變換電路(4_1)，第三PIC控制器(4_3)的另一驅動輸出(v32)接第三直交變換電路(4_2)；繼電器切換電路(1_2)、第一PIC控制器(2_3)、第二PIC控制器(3_3)、第三PIC控制器(4_3)、顯示界面(6)和用戶手動輸入單元(7)同時和第四PIC控制器(5)連接。
2、 根據權利要求l所述的交直交站用電源，其特徵在於，第一功率變換單元(2)、 第二功率變換單元(3)和第三功率變換單元(4)是三個獨立的功能模塊單元，包含自己的直直變換電路和直交變換電路，以及PIC控制器來實現閉環PWM調節、驅動和 保護，分別得到A、 B、 C三相穩定的交流市電輸出。
3、根據權利要求l所述的交直交站用電源，其特徵在於，第四PIC控制器(5)來 實現整體控制同第一PIC控制器(2—3)、第二PIC控制器(3—3)、第三？1(3控制器(4_3) 進行通訊，設置第一功率變換單元(2)、第二功率變換單元(3)和第三功率變換單 元(4)電壓閉環調節所必需的三相基準相位。
全文摘要
本發明公開了一種適用於電氣化鐵路的交直交站用電源，包括輸入單元、第一功率變換單元、第二功率變換單元、第三功率變換單元、第四PIC控制器、顯示界面和用戶手動輸入單元。具有如下優點模塊設計使得各功率模塊通用性好易維護，單個模塊主電路可使用低功率等級的器件，降低系統成本，且散熱良好；系統穩定性提高；多核設計思想使得系統功能完備，性能優良，各核並行處理，使系統處理速度加倍；各控制核晶片資源得到充分利用，且選用低廉的數字處理晶片即可，整體成本低。
文檔編號H02M5/44GK101247052SQ200810019789
公開日2008年8月20日 申請日期2008年3月14日 優先權日2008年3月14日
發明者張海波 申請人:張海波