[实用新型]城市轨道交通专用直流大电流电源装置

说明书

技术领域

本实用新型属于电源技术领域，尤其是涉及一种城市轨道交通专用直流大电流电源装置。

背景技术

在城市轨道交通供电系统中，牵引供电主要采取1500V和750V直流供电。而作为牵引供电线路直流电源的主要保护设备就是带有自动跳闸保护功能的直流快速断路器，即“直流大电流脱扣装置”。它是当供电线路发生故障，快速切断故障线路的关键设备，直流动作电流可达12000A以上，为了保证“直流大电流脱扣装置”动作的准确性，需要对其刻度值进行校验。

直流大电流电源就是为其提供所需要的0-15000A的直流大电流。在直流断路器生产厂有固定式直流大电流电源装置，用于直流断路器生产所用。国内市场目前没有针对城市轨道交通专用的、适合移动“直流大电流脱扣装置”专用装置。早在2006年，国内某工厂曾经研制一套《一种直流开关试验装置》，专利号CN200720099539.2，公告号CN201145733，该装置提交用户后，由于重量较重、接线复杂等原因，只能用于工厂车间、试验室，不能满足城市轨道交通沿线的设备调试使用，后续未进入市场。

实用新型内容

为了克服上述不足，根据我国城市轨道交通的自身技术和运营特点，满足携带方便且功能齐全的符合轨道交通工作习惯和要求，本实用新型提供了一种城市轨道交通专用直流大电流电源装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种城市轨道交通专用直流大电流电源装置包含：三项整流滤波电路、高频逆变电路、高频变压器、高频整流滤波电路、PMW稳压稳流控制电路、DSP数字控制装置、监控装置、故障保护装置、散热装置组成。

所述高频逆变电路包含高频开关管和高频整流管，采用全桥变换结构，同时采用软开关技术。所述软开关电路中增加谐振电感Lr和谐振电容Cr，与滤波电感L、电容C相比，Lr和Cr的值小得多。同时开关增加了反并联二极管。降压型零电压开关谐振电路中，在开关过程前后引入谐振，使开关开通前电压先降到零，关断前电流先降到零，消除了开关过程中电压、电流的重叠，从而大大减小甚至消除开关损耗，同时，谐振过程限制了开关过程中电压和电流的变化率，使开关噪声减小。软开关技术能够实现功率变换器件的高频化。软开关技术能够实现功率变换器件的高频化。高频开关管采用大功率IGBT模块，以提高电源可靠性，高频整流管采用肖特基整流模块以提高电源的效率。

所述高频整流滤波电路的结构设计：工作时电网三相电源输入经整流滤波电路整流成540V直流，经高频逆变电路逆变成2kHz高频电压，经高频变压器降压升流，最后二级逆变滤波得到设定的直流大电流输出。

所述稳流稳压控制电路采用PWM控制方式，根据相应载荷的变化来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定。稳流控制电路通过PWM控制电路调节PWM脉冲的占空比，改变高频逆变电路的输出，使电源的输出电流维持不变，达到稳流的目的。

所述控制装置采用DSP数字控制装置，DSP芯片是一种性能价格比很好的浮点处理芯片，具有很高的数据处理速度。在程序运行期间，所有的数据都位于其中，从而能够充分发挥总线结构所带来的数据吞吐量大、运算快的优点。在算法实现上，由于采用了浮点计算格式，将使计算精度得到提高；采用编程语言C会使程序编写效率大大改善，这对于需要用复杂算法实现的控制策略来说是很重要的。提供触摸屏面板，便于试验人员操作设备，调整试验参数。直流开关大电流脱扣值校验、开关动作时间测试、分流器及隔离放大器特性试验等数值采集到DSP系统，通过算法计算比较，得到电路是否可靠结论。

所述高频逆变电路包含高频开关管和高频整流管，采用全桥变换结构，同时采用软开关技术，以实现大功率低损耗高频逆变。高频开关管采用大功率IGBT模块，以提高电源可靠性，高频整流管采用肖特基整流模块以提高电源的效率。

所述故障保护装置在电源有故障发生时，保护电路切断PWM电路的输出及电源输入，使系统得到保护，同时提供相应的故障指示。电源故障分为轻故障和重故障(现场实际存在)，分别传至DSP数字控制系统，可实现故障保护速断。通过触摸屏可控制电源输入前断路器或者PWM电路的输出电路后断路器，并分别记录响应动作时间，判断保护装置的可靠性。