[實(shí)用新型]架線式供電機(jī)車的逆變控制裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920096329.7
• 申請日: 2009-04-16
• 公開（公告）號: CN201383794Y
• 公開（公告）日: 2010-01-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張德寬
• 申請（專利權(quán)）人: 天津方圓電氣有限公司
• 主分類號: H02P27/06
• 分類號: H02P27/06;H02M7/44;G05B19/042
• 代理公司: 天津盛理知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 王來佳

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于架線式供電機(jī)車領(lǐng)域，尤其是一種架線式供電機(jī)車的逆變控制裝置。

背景技術(shù)

在架線式供電機(jī)車領(lǐng)域，由于受電網(wǎng)供電條件和長大線路的分區(qū)供電模式限制，受電弓(前端取電器)不可避免地面臨短時(shí)脫弓或經(jīng)過無電分區(qū)形成短時(shí)失電現(xiàn)象，經(jīng)常會(huì)造成母線直流電壓耗盡而造成逆變器直流欠電壓，使?fàn)恳到y(tǒng)進(jìn)入欠電壓保護(hù)狀態(tài)；當(dāng)電網(wǎng)經(jīng)過短時(shí)掉電過程再恢復(fù)供電后，牽引系統(tǒng)勢必重新啟動(dòng)，不僅形成較大的動(dòng)態(tài)電流，而且因重新啟動(dòng)牽引系統(tǒng)必須進(jìn)行必要的變量初始化，造成牽引效率大幅度降低。為了克服上述問題，通常可以采用逆變器動(dòng)態(tài)檢測直流母線電壓實(shí)現(xiàn)有電與無電工作模式的轉(zhuǎn)換過程，即進(jìn)入無電區(qū)時(shí)將原有的速度閉環(huán)改為直流電壓閉環(huán)，達(dá)到以直流電壓為控制目地的跨越模式；當(dāng)直流電壓再次進(jìn)入正常工作范圍后，系統(tǒng)自然退出跨越模式而轉(zhuǎn)為常規(guī)牽引模式(速度控制模式)，這種技術(shù)方案對于無電跨越模式進(jìn)入和退出與直流電壓閥值存在緊密的相互約束關(guān)系，對于波動(dòng)范圍較大的供電網(wǎng)絡(luò)存在較大局限性。實(shí)際上，我國工礦企業(yè)架線供電網(wǎng)絡(luò)實(shí)際波動(dòng)范圍往往很大，特別是一些老礦山的供電線路較長、老化程度嚴(yán)重、軌道回流不暢，造成供電末梢電壓較低，嚴(yán)重時(shí)末端壓降超過額定供電電壓的50％，使得無電跨越進(jìn)入值及維持值將會(huì)很低，這樣牽引系統(tǒng)控制電源要求相當(dāng)苛刻，并且當(dāng)電網(wǎng)恢復(fù)供電后因逆變器固有直流電容的存在，勢必造成較大的電流沖擊，從而影響系統(tǒng)平穩(wěn)過渡無電區(qū)。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目地在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種新型的架線式供電機(jī)車的逆變控制裝置，該逆變控制系統(tǒng)采用脫弓硬件檢測電路與DSP控制模塊控制相結(jié)合的控制方式，擺脫了無電跨越模式進(jìn)入和退出所依賴的直流電壓閥值的相互約束關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了牽引系統(tǒng)的無電跨越模式的平穩(wěn)過渡，避免了電網(wǎng)恢復(fù)所帶來的電流沖擊，提高了牽引效率。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種架線式供電機(jī)車的逆變控制裝置，包括受電弓、逆變器驅(qū)動(dòng)電路及逆變橋、異步電機(jī)，受電弓與架線電網(wǎng)相連接，逆變器驅(qū)動(dòng)電路及逆變橋與異步電機(jī)相連接，受電弓與脫弓硬件檢測電路的輸入端相連接，脫弓硬件檢測電路的輸出端與DSP控制模塊的輸入端相連接，DSP控制模塊的輸出端與逆變器驅(qū)動(dòng)電路及逆變橋相連接。

而且，所述的脫弓硬件檢測電路結(jié)構(gòu)為：采樣高壓電阻一端與受電弓相連接，另一端與穩(wěn)壓電路相連接后接入到光電耦合器內(nèi)部的發(fā)光二極管陽極，發(fā)光二極管陰極連接到逆變控制系統(tǒng)的負(fù)極，同時(shí)在發(fā)光二極管上反向并聯(lián)一穩(wěn)壓管，光電耦合器的輸出端由上拉電阻、限流電阻、嵌位二極管和濾波電容連接構(gòu)成并連接到DSP控制模塊的輸入端口上。

而且，所述的穩(wěn)壓電路由三級110V的穩(wěn)壓管串聯(lián)構(gòu)成，在發(fā)光二極管上反向并聯(lián)的穩(wěn)壓管為16V的穩(wěn)壓管。

而且，所述的光電耦合器采用TLP521芯片。

而且，所述的DSP控制模塊采用TMS320LF2407A芯片。

而且，所述的逆變器驅(qū)動(dòng)電路及逆變橋分為驅(qū)動(dòng)電路和逆變橋兩級，該驅(qū)動(dòng)電路采用M57962或2SD315AI驅(qū)動(dòng)模塊，該逆變橋由IGBT模塊組成。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：

1.本逆變控制系統(tǒng)采用脫弓檢測硬件電路與DSP控制模塊控制相結(jié)合的控制方式，在前端采用直接脫弓硬件檢測作為無電跨越進(jìn)入和退出條件，DSP控制模塊根據(jù)脫弓硬件檢測電路的輸出信號進(jìn)行分析，能夠同步進(jìn)入或退出無電跨越工作模式，擺脫了無電跨越模式進(jìn)入和退出所依賴的直流電壓閥值的相互約束關(guān)系，一方面無電跨越的啟動(dòng)時(shí)間較短，另一方面可以將無電跨越維持電壓調(diào)整到任意值，甚至超過額定電壓，從而避免了電網(wǎng)恢復(fù)所帶來的電流沖擊。

2.本逆變控制系統(tǒng)在DSP控制模塊內(nèi)部設(shè)置可調(diào)節(jié)的保持時(shí)間作為檢測防抖動(dòng)的維持時(shí)間，由DSP控制模塊對脫弓硬件檢測信號進(jìn)行防抖動(dòng)處理，有效地避免電網(wǎng)線路接觸抖動(dòng)造成交越脫弓。

3.本逆變控制系統(tǒng)采本逆變控制系統(tǒng)可以將無電跨越維持電壓調(diào)整到任意值，按照額定供電電壓實(shí)施無電跨越，可以適應(yīng)不同條件的煤礦、鐵礦、地鐵、隧道等施工現(xiàn)場，具有適應(yīng)范圍廣泛的特點(diǎn)。

4.本實(shí)用新型采用脫弓硬件檢測電路與DSP控制模塊控制相結(jié)合，并利用負(fù)載慣性及電機(jī)反發(fā)電原理，使逆變系統(tǒng)進(jìn)入熱待機(jī)模式，擺脫了無電跨越模式進(jìn)入和退出所依賴的直流電壓閥值的相互約束關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了牽引系統(tǒng)的無電跨越模式的平穩(wěn)過渡，提高了牽引效率，避免了電網(wǎng)恢復(fù)所帶來的電流沖擊，具有跨越時(shí)間短、性能可靠、適用范圍廣泛的特點(diǎn)，非常適合于國內(nèi)架線式供電牽引機(jī)車工況條件。

附圖說明