[实用新型]一种基于PWM整流器的牵引供电装置

说明书

技术领域

本实用新型属于轨道交通牵引供电领域，具体涉及一种基于PWM整流器的牵引供电装置。

背景技术

城市轨道交通是关系国计民生的重要行业，牵引供电为城市轨道交通提供电能，是这个领域的一个至关重要的环节。目前，城市轨道交通主要采用750V和1500V直流供电制式。一般采用12脉波或24脉波二极管整流，这种二极管整流器沿用至今已经有几十年历史，它的最大优点是装置结构简单、性能可靠，但是它也存在着直流电压不可控、电压波动大、对交流电网的谐波污染大的问题。此外，由于城轨车辆需要频繁的起动和制动，而在车辆快速启动时，需要的牵引功率大，由二极管整流输出的直流电压会迅速跌落；在车辆制动时，为了防止直流电压升高超过限制值，只能用电阻将制动能量消耗掉，造成能量的极大浪费。因此研制一种直流电压稳定、谐波污染小，并能够将制动能量反馈回交流电网的牵引供电装置具有重要意义。

发明内容

本实用新型提出一种基于PWM整流器(电压型)的牵引供电装置，目的是为城市轨道交通车辆提供一种直流电压稳定，能够反馈制动能量，对交流电网谐波污染小，可靠性高的牵引供电电源，最大限度的实现节能减排。

本实用新型的技术方案如下：

一种基于PWM整流器的牵引供电装置，它由变压器、PWM整流器、控制板、上位机、开关电源五大部分组成。变压器的一次侧接交流电网，二次侧接PWM整流器的输入端，PWM整流器输出接直流接触网；其PWM整流器与控制板上的光纤接口电路连接，控制板通过检测PWM整流器交流侧和直流侧的电压电流，执行相应的控制，发出6路PWM脉冲，驱动PWM整流器中功率开关管工作。

所述的PWM整流器包括：交流电感、交流滤波电容器、智能功率模块、熔断器、直流滤波电容器、A、B相电压传感器、直流电压传感器和直流电流传感器。构成PWM整流器的器件间的连接：

在变压器副边A和B相上分别接A相电压传感器和B相电压传感器；变压器副边接交流滤波电容，同时接交流滤波电感的一端，交流滤波电感的另一端分别接到三个智能功率模块的中点，三个智能功率模块的顶端并到一起接熔断器的一端，熔断器另一端接直流侧滤波电容的正端，正端上安装直流电流传感器三个智能功率模块的底端也并到一起接到直流支撑电容器的负端N；在正端和负端N之间连接直流电压传感器；交流电感、交流滤波电容器和电网侧变压器的漏感构成一个不对称T型滤波器。

所述的控制板包括：调理电路、故障检测电路、DSP、CPLD、存储器、光纤接口电路和以太网接口电路。具体连接关系为：调理电路输入与传感器输出连接，调理电路输出接DSP进行采样，同时接故障检测电路，故障检测电路输出接CPLD；DSP的PWM口接到CPLD，并经过CPLD接到光纤接口电路；此外，DSP与存储器通过I2C总线相连；DSP的数据线、地址线和读写信号线接以太网接口电路。

本实用新型和已有技术相比所具有的有益效果：(1)采用PWM整流器，直流电压稳定、功率因数高、对电网谐波污染小，并且能量可以双向流动，能够将车辆制动能量反馈回交流电网供其它车辆使用，节能效果显著；(2)主电路中功率开关器件采用大功率、高集成度的智能功率模块，避免了多个小功率器件并联带来的电路结构和驱动电路复杂的问题，使主电路结构和驱动电路极大简化，装置可靠性提高；(3)采用CPLD进行故障判断和脉冲封锁，控制系统简化，保护速度快；(4)配备专门的上位机作为人机交互接口，方便对装置进行全面实时监控和故障诊断。

附图说明

图1为基于PWM整流器的牵引供电装置组成框图

图2PWM整流器主电路

图3控制板电路

图4调理电路

图5故障检测电路

图6DSP电路

图7CPLD电路

图8光纤接口电路

图9以太网接口电路

图10存储器电路

图11基于同步旋转坐标系的电压电流双闭环控制原理图

图12软件锁相环原理图

具体实施方式

本实施例所述牵引供电装置，直流电压为750V，功率500kW。