專利名稱：一種機車用交流變頻逆變器控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種機車用交流變頻逆變器控制裝置，屬于機車變頻控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
三相逆變器控制是機車輔助電路控制系統(tǒng)中重要的一個控制單元。電力機車的輔助逆變器主要為機車主電路提供冷卻和為空氣制動系統(tǒng)提供風源的風機負載供應(yīng)電能。輔助逆變器的工作狀況直接影響主電路的工作性能、以及司乘人員的工作環(huán)境，是機車穩(wěn)定、安全運行的關(guān)鍵。目前，現(xiàn)有的控制系統(tǒng)普遍米用SPWM(Sinusoidal Pulse Width Modulation,脈沖寬度調(diào)制)波控制、磁鏈跟蹤控制、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等多種方式，這使得輔助變 流器性能得到提高，但上述各種控制方式已經(jīng)無法滿足快速發(fā)展的機車輔助電路控制系統(tǒng)的需求，特別是高速電力機車。而SVPWM(SpaceVector Pulse Width Modulation,空間矢量脈寬調(diào)制)控制直流電壓應(yīng)用在電機控制領(lǐng)域，具有利用率較高、輸出諧波含量少的特點，而且更適合于數(shù)字化系統(tǒng)，但SVPWM控制還沒有應(yīng)用于現(xiàn)有的機車輔助電路控制系統(tǒng)中。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型為解決現(xiàn)有的機車輔助電路控制系統(tǒng)無法使用SVPWM控制的問題，進而提供了一種機車用交流變頻逆變器控制裝置。為此，本實用新型提供了如下的技術(shù)方案一種機車用交流變頻逆變器控制裝置，包括主電路、檢測電路、驅(qū)動電路、控制電路和通訊模塊，所述主電路包括三相逆變器模塊，所述三相逆變器模塊的脈沖信號輸入端與機車輔助控制單元的脈沖信號輸出端連接，所述檢測電路的檢測信號輸出端與所述三相逆變器模塊的檢測信號輸入端連接，所述控制電路的控制信號輸出端與所述驅(qū)動電路的控制信號輸入端連接，所述驅(qū)動電路的驅(qū)動信號輸出端與所述三相逆變器模塊的驅(qū)動信號輸入端連接，所述控制電路的數(shù)據(jù)輸入輸出端與所述通訊模塊的數(shù)據(jù)輸入輸出端連接。本實用新型通過機車輔助控制單元發(fā)出脈沖信號，驅(qū)動三相逆變器電路中的IGBT逆變電路，將輸入的直流600V電壓變換為定頻和變頻交流電供機車輔助負載使用，定頻交流電為三相380V/50HZ的交流電，變頻交流電是三相380V/50Hz、304V/40Hz、190V/25Hz的交流電，從而實現(xiàn)了將SVPWM控制應(yīng)用到機車輔助電路控制系統(tǒng)中。

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I是本實用新型的具體實施方式
提供的機車用交流變頻逆變器控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型的具體實施方式
提供的從機車輔助控制單元輸入的脈沖信號調(diào)理電路結(jié)構(gòu)不意圖；圖3是本實用新型的具體實施方式
提供的機車用交流變頻逆變器驅(qū)動電路的驅(qū)動芯片及外圍電路結(jié)構(gòu)不意圖；圖4是本實用新型的具體實施方式
提供的三相逆變器模塊的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實用新型的具體實施方式
提供的三相逆變器模塊的電氣接口示意圖。
具體實施方式下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。本具體實施方式
提供了一種機車用交流變頻逆變器控制裝置，如圖I至圖3所示，包括主電路I、檢測電路2、驅(qū)動電路3、控制電路4和通訊模塊5，主電路I包括三相逆變器模塊，三相逆變器模塊電路的脈沖信號輸入端與機車輔助控制單元的脈沖信號輸出端連接，檢測電路2的檢測信號輸出端與三相逆變器模塊的檢測信號輸入端連接，控制電路4的控制信號輸出端與驅(qū)動電路3的控制信號輸入端連接，驅(qū)動電路3的驅(qū)動信號輸出端與三相逆變器模塊的驅(qū)動信號輸入端連接，控制電路4的數(shù)據(jù)輸入輸出端與通訊模塊5的數(shù)據(jù)輸入輸出端連接。進一步地，主電路I還可以包括輸出濾波電路，輸出濾波電路串聯(lián)在三相逆變器模塊的脈沖信號輸入端上。檢測電路2可以包括直流電壓和電流檢測電路、輸出交流電壓和電流檢測電路。驅(qū)動電路3包括2SD315A IGBT驅(qū)動芯片及其外圍電路?？刂齐娐?包括DSP芯片TMS320LF2407A及其外圍接口電路。通訊模塊5可以采用TMS320LF2407A芯片并連接SCI接口和CAN接口，經(jīng)高速光隔與485/232、CAN接收發(fā)送芯片連接后，可與遠處的PC機或上位機通信。具體的，相應(yīng)的DSP芯片可采用LF2407型DSP實現(xiàn)SVPWM控制，相應(yīng)的控制過程包括確定所要產(chǎn)生的電壓矢量，即給定電壓矢量Uout的大??；判斷給定電壓矢量所屬扇區(qū)；確定每個工作電壓矢量作用的時間。本具體實施方式
提供的技術(shù)參數(shù)包括輸入電壓DC600V±5% ;額定功率140kVA(cos0=0. 93 時)；短時耐受220kVA (3s) (cos0=0. 93 時)；輸出電壓三相 25Hz/AC190V±5% ；三相 40Hz/AC304V±5% ；三相 50Hz/AC380V±5% ；THD (電壓)< 57% ；THD(電流)< 12% ;調(diào)制頻率750Hz ;冷卻方式強迫風冷；冷卻風量0. 3m3/s ;外型尺寸540X341X342 (mm);整體重量約 37kg。圖4是三相逆變器模塊的電路結(jié)構(gòu)示意圖，圖5所示的是三相逆變器模塊的電氣接口示意圖，其中三相逆變器模塊的器件選型包括=IGBT :BSM300GB120DLC/EUPEC ;電容器B43584-S4568-Q1/EPC0S ;電容器FPG66R0105J/TPC ;結(jié)構(gòu)件鍍鋅鋼板(耐鹽霧)；驅(qū)動板對外連接器SMSl 2GE4 (12芯連接器)。本具體實施方式
提供的機車變流功率模塊IGBT開關(guān)性能測試裝置的工作原理是驅(qū)動電路采用的2SD315A芯片采用高頻變壓器隔離，可在O-IOOkHz頻率范圍內(nèi)提供±15V的驅(qū)動電壓和±15A的峰值電流兩路脈沖，具有 準確可靠的驅(qū)動功能與靈活可調(diào)過流保護功能，同時可以對電源電壓進行欠壓監(jiān)測，可提供高達4000VAC的隔離電壓，具有很突出的電氣隔離特性和抗干擾能力。同時2SD315A芯片的VL腳將驅(qū)動電源進行欠壓監(jiān)測保護，當驅(qū)動電源電壓低于IlV時，可視為保護狀態(tài)，切斷脈沖輸出，同時驅(qū)動板就會輸出故障信號給控制板。驅(qū)動電路對IGBT的CE端電壓進行監(jiān)測，當IGBT導(dǎo)通短路過流時，VCE超過設(shè)定的電壓值時，驅(qū)動板就會關(guān)閉脈沖鎖存故障信號，將故障信號輸出到控制板，等待下次上電復(fù)位。過流保護動作的閥值電壓可以通過外接的參考電壓靈活設(shè)定。驅(qū)動板輸出脈沖品質(zhì)優(yōu)(導(dǎo)通限值+15V，關(guān)斷限值-15V，IOkHz時)。采用本具體實施方式
提供的技術(shù)方案，通過機車輔助控制單元發(fā)出脈沖信號，驅(qū)動三相逆變器電路中的IGBT逆變電路，將輸入的直流600V電壓變換為定頻和變頻交流電供機車輔助負載使用，定頻交流電為三相380V/50HZ的交流電，變頻交流電是三相380V/50Hz、304V/40Hz、190V/25Hz的交流電，從而實現(xiàn)了將SVPWM控制應(yīng)用到機車輔助電路控制系統(tǒng)中。以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型實施例揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護范圍為準。
權(quán)利要求1.一種機車用交流變頻逆變器控制裝置，其特征在于，包括主電路、檢測電路、驅(qū)動電路、控制電路和通訊模塊，所述主電路包括三相逆變器模塊，所述三相逆變器模塊的脈沖信號輸入端與機車輔助控制單元的脈沖信號輸出端連接，所述檢測電路的檢測信號輸出端與所述三相逆變器模塊的檢測信號輸入端連接，所述控制電路的控制信號輸出端與所述驅(qū)動電路的控制信號輸入端連接，所述驅(qū)動電路的驅(qū)動信號輸出端與所述三相逆變器模塊的驅(qū)動信號輸入端連接，所述控制電路的數(shù)據(jù)輸入輸出端與所述通訊模塊的數(shù)據(jù)輸入輸出端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的機車變流功率模塊IGBT開關(guān)性能測試裝置，其特征在于，所述主電路還包括輸出濾波電路，所述輸出濾波電路串聯(lián)在所述三相逆變器電路的脈沖信號輸入端上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的機車變流功率模塊IGBT開關(guān)性能測試裝置，其特征在于，所述檢測電路包括直流電壓和電流檢測電路、輸出交流電壓和電流檢測電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的機車變流功率模塊IGBT開關(guān)性能測試裝置，其特征在于，所述通訊模塊包括SCI接口和CAN接口。
專利摘要本實用新型提供了一種機車用交流變頻逆變器控制裝置，主電路包括三相逆變器模塊，三相逆變器模塊的脈沖信號輸入端與機車輔助控制單元的脈沖信號輸出端連接，檢測電路的檢測信號輸出端與三相逆變器模塊的檢測信號輸入端連接，控制電路的控制信號輸出端與驅(qū)動電路的控制信號輸入端連接，驅(qū)動電路的驅(qū)動信號輸出端與三相逆變器模塊的驅(qū)動信號輸入端連接，控制電路的數(shù)據(jù)輸入輸出端與通訊模塊的數(shù)據(jù)輸入輸出端連接。本實用新型通過機車輔助控制單元發(fā)出脈沖信號，驅(qū)動三相逆變器電路中的IGBT逆變電路，將輸入的直流600V電壓變換為定頻和變頻交流電供機車輔助負載使用，從而實現(xiàn)了將SVPWM控制應(yīng)用到機車輔助電路控制系統(tǒng)中。
文檔編號H02P27/08GK202713188SQ201220337089
公開日2013年1月30日 申請日期2012年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月11日
發(fā)明者蘇安社, 潘麗霞, 徐玉峰 申請人:北京賽德高科鐵道電氣科技有限責任公司