[实用新型]一种铁路机车用电压叠加式工频逆变电源

说明书

本实用新型涉及一种直流变交流的逆变电源。

随着社会发展和科技进步，越来越多的非工频供电场所需要工频供电，如铁路机车驾驶室，需将110V直流电逆变为220V工频电供给空调机组等电器使用。在现有的供电方式中，主要采用一种直流－交流－变压工作方式的逆变电源和带交流发电机的逆变机组。前者是将输入的直流电经一系列电子线路，直接转变成工频交流电，然后经变压器变成所需要的电压等级，供给负载使用。其主要缺点是线路复杂，所用的工频变压器体积庞大，造成电源装置本身过于重，给安装维修带来诸多不便，尤其是工频变压器不能满足突变电流，因此带负载能力差，不适应大功率电动机负载，特别是在启动电动机瞬间，由于输出电流限制，造成启动电压不足和波形畸变，导致电动机无法正常工作。另外，由于采用工频变压器，造成了能源浪费，效率不高。后者采用逆变机组虽然解决了启动功率问题，但由于增加了交流发电机组和一系列传动装置，造成系统复杂，费用高，维护工作量大等问题。因此研制一种新式逆变电源是十分必要的。

本实用新型即是针对已有技术存在的问题而设计的一种新型的铁路机车用电压叠加式逆变电源，同现有逆变电源相对比，具有体积、重量均大大减少，可直接起动大功率电机，带大负载，功率大、效率高之特点。

下面详述本实用新型的目的是如何实现的。

本实用新型采用先高频开关逆变、直流变压储能，再工频逆变直接给负载供电的工作方式，与现有逆变电源相比，解除了工频变压器的变压环节，增加了储能环节。

附图即本实用新型电路结构图。

图中Ⅰ是高频开关逆变变压部分，Ⅱ是整流储能部分，Ⅲ是工频逆变部分，A为控制驱动器，G₁、G₂为大功率高频开关管，B为变压器，Vi为直流输入端，Vo为工频输出端，C₁为储能电容。

参照附图，本实用新型由高频开关逆变变压部分Ⅰ，整流储能部分Ⅱ，工频逆变部分Ⅱ依次连接而成。直流输入Vi的“＋”端，连接开关管G₁和G₂的e端，G₁和G₂的e端分别连接变压器B的两个输入端，从控制驱动部分A引出的两条控制线分别连接G₁、G₂之b极。输入Vi的“－”端连接变压器B输入级中心抽头。变压器B输出端连接整流电路，整流电路两输出端连有储能电容C₁，整流输出电压为V’i，整流电路为已有技术，如桥式整流电路等。整流电路输出端V’i的“＋”端连接工频逆变部分Ⅲ的“＋”输入端，同时，直流输入电压的“＋”端连接Vi的“－”端，Vi的“－”端连接工频逆变器的“－”端。

本实用新型工作时，直流输入Vi分别加在G₁G₂的e极及变压器B的中心抽头上，控制驱动部分输出方波，该方波轮流加在G₁、G₂的b极，使G₁、G₂轮流导通与截止，这样就在变压器B输入级得到了变频交流电。该高频交流电经变压后输入整流电路整流，再经储能电容C₁输入直流电压V’i，另外由于Vi的“＋”“－”端分别加在了Vi的“－”极和工频逆变部分Ⅲ输入“－”极，则工频逆变部分的输入电压Vi’’＝Vi＋V’i。即实现了电压叠加。再经工频逆变后，即可供给负载使用。

本实用新型电源彻底改变了现有逆变电源先工频逆变，再工频变压的工作方式，采取先高频开关逆变、直流变压器储能，叠加在原直流电压后，再工频逆变输出给负载的供电方式。与现有逆变电源相比，减少了工频变压器变压环节，增加了储能环节，提高了电动机负载的负载能力，并且减轻了重量。在与现有逆变电源同样输出功率相同的情况下，本实用新型电源可直接起动与其输出功率相适应的电动机负载，而体积只有现逆变电源的20％，重量的70％，效率可达90％以上，比现有逆变电源提高20％，电动机负载输出可达10KW以上。特别适用于铁路机车等场合的需要，是一种具有推广价值的逆变电源。