CN107070183A - 变流器直流输入控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种变流器直流输入控制装置，包括：控制电路；所述控制电路包括：第一输入端口、第二输入端口、开关单元、电流传感器、电压传感器、安规电容、第一输出端口、以及第二输出端口。所述变流器直流输入控制装置可以实现控制变流器主电路的直流输入信号的通断、检测车辆母线电压和变流器主电路的电流以及抑制变流器对外部设备的电磁干扰的功能，集成度高、体积小、拆装方便、可靠性高。

Description

变流器直流输入控制装置
技术领域
本发明涉及大功率变流设备领域，尤其涉及一种变流器直流输入控制装置。
背景技术
随着经济和科学的发展，各种大功率电力电子变流设备在各领域中扮演越来越重要的角色。特别是在轨道交通领域，随着需求的不断提高，轨道车辆正向大功率、高速、高可靠性方向快速发展，变流器的性能逐渐成为了制约车辆发展的瓶颈。变流器的直流输入及预充电控制单元更是整个变流器中最重要的部分之一，其性能直接影响变流器乃至整个车辆的性能。
在大功率变流器中，输入环节的控制非常重要，输入环节不仅需要控制变流器信号的通断，并且要具备测量车辆母线电压和变流器主电路电流，以及在变流器主电路接通直流输入信号时首先对变流器主电路上各器件进行预充电的能力。同时，由于轨道交通行业对变流器的电磁兼容性能有比较苛刻的要求，不仅变流器要有较强的抗干扰能力，变流器本身也不能对外部设备产生干扰。
目前，变流器内并没有一个同时具备上述功能的集成式模块，相关功能均是在变流器内通过导线、铜排等导体连接分散的电子元器件实现的。这样的结构不仅装配过程复杂，占用空间大，电磁干扰强，在后期维护的时候更加困难，需要在变流器内部进行维护或更换操作，极大的影响了工作效率，大大降低了整个变流器的可靠性、通用性、灵活性。
发明内容
本发明提供一种变流器直流输入控制装置，用以解决现有技术中控制变流器主电路的直流输入信号的通断、测量车辆母线电压和变流器主电路的电流以及抑制变流器对外部设备的电磁干扰的功能均是在变流器内通过导线、铜排等导体连接分散的电子元器件实现，导致变流器的装配过程复杂、占用空间大、电磁干扰强以及后期维护困难的问题。
本发明提供一种变流器直流输入控制装置，包括：控制电路；所述控制电路包括：第一输入端口、第二输入端口、开关单元、电流传感器、电压传感器、安规电容、第一输出端口、以及第二输出端口；
所述第一输入端口用于连接至车体的正输出端口，所述第二输入端口用于连接至负；
所述第一输出端口用于连接至变流器功率模块的正输入端口，所述第二输出端口用于连接至负；
所述电压传感器的两端分别连接至所述第一输入端口和所述第二输入端口，用于检测车辆母线电压；所述电流传感器的一端连接至所述第一输入端口，另一端连接至所述开关单元的一端，用于检测变流器主电路的电流；所述开关单元的另一端连接至所述安规电容的一端和所述第一输出端口，所述安规电容的另一端连接至所述第二输入端口和所述第二输出端口；所述开关单元用于控制变流器主电路的直流输入信号的通断。
本发明通过提供一种变流器直流输入控制装置，包括第一输入端口、第二输入端口、开关单元、电流传感器、电压传感器、安规电容、第一输出端口、以及第二输出端口，所述第一输入端口用于连接至车体的正输出端口，所述第一输出端口用于连接至变流器功率模块的正输入端口，所述第二输入端口和所述第二输出端口用于连接至负；所述电压传感器连接至两个输入端口之间，用于检测车辆母线电压，所述电流传感器连接至第一输入端口和第一输出端口之间，用于检测变流器主电路的电流，所述安规电容连接至两个输出端口之间，用于抑制变流器对外部设备的电磁干扰，所述开关单元连接至第一输入端口和第一输出端口之间，用于控制变流器主电路的直流输入信号的通断。所述变流器直流输入控制装置集成度高、体积小，且由于所述变流器直流输入控制装置安装在变流器外部，拆装方便、可靠性高。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的变流器直流输入控制装置的电路图；
图2为本发明实施例二提供的变流器直流输入控制装置的电路图；
图3为本发明实施例三提供的变流器直流输入控制装置的电路图；
图4为本发明实施例四提供的变流器直流输入控制装置的电路图；
图5A为本发明实施例五提供的一种变流器直流输入控制装置的主视图；
图5B为本发明实施例五提供的一种变流器直流输入控制装置的后视图。
附图标记说明：
1-第一输入端口； 2-第二输入端口；
3-开关单元； 4-电流传感器；
5-电压传感器； 6-安规电容；
7-第一输出端口； 8-第二输出端口
9-第一开关 10-第二开关；
11：电阻模块； 12-快速熔断器；
13-电抗器； 14-框架；
15-控制线连接器； 16-铜排。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例一提供的一种变流器直流输入控制装置的电路图。如图1所示，变流器直流输入控制装置包括：控制电路，控制电路包括：第一输入端口1、第二输入端口2、开关单元3、电流传感器4、电压传感器5、安规电容6、第一输出端口7、以及第二输出端口8；所述第一输入端口1用于连接至车体的正输出端口，所述第二输入端口2用于连接至负；所述第一输出端口7用于连接至变流器功率模块的正输入端口，所述第二输出端口8用于连接至负；所述电压传感器5的两端分别连接至所述第一输入端口1和所述第二输入端口2，用于检测车辆母线电压；所述电流传感器4的一端连接至所述第一输入端口1，另一端连接至所述开关单元3的一端，用于检测变流器主电路的电流；所述开关单元3的另一端连接至所述安规电容6的一端和所述第一输出端口7，所述安规电容6的另一端连接至所述第二输入端口2和所述第二输出端口8；所述开关单元3用于控制变流器主电路的直流输入信号的通断。
以实际场景举例来说：由车体的正输出端口输出的直流电通过第一输入端口1输入至变流器直流输入控制装置，闭合开关单元3，此时输入的直流电流一部分经过电压传感器5和连接负的第二输入端口2，使得电压传感器5可实时检测车辆母线电压；输入的直流电流的另一部分经过电流传感器4和开关单元3后，通过第一输出端口7输出至变流器功率模块的正输入端口，使得变流器主电路通电；当变流器主电路中支撑电容的电压稳定以后，电流传感器4即可实时检测变流器主电路的直流电流；当变流器主电路的电压存在波动时，安规电容6通过充放电即可抑制变流器对外部设备的电磁干扰。
作为一种可选的实施方式，在上述实施方式的基础上，举例来说，所述第一输入端口、所述第二输入端口、所述第一输出端口以及所述第二输出端口可以为铜排。
本实施例提供的变流器直流输入控制装置通过集成第一输入端口、第二输入端口、开关单元、电流传感器、电压传感器、安规电容、第一输出端口、以及第二输出端口，将第一输入端口连接至车体的正输出端口，第一输出端口连接至变流器功率模块的正输入端口，第二输入端口和第二输出端口连接至负，电压传感器连接至两个输入端口之间，电流传感器连接至第一输入端口和第一输出端口之间，安规电容连接至两个输出端口之间，开关单元连接至第一输入端口和第一输出端口之间，可同时实现控制变流器主电路的直流输入信号的通断、检测车辆母线电压和变流器主电路的电流以及抑制变流器对外部设备的电磁干扰的功能，且集成度高、体积小，拆装方便、可靠性高。
图2为本发明实施例二提供的一种变流器直流输入控制装置的电路图。在实施例一的基础上，所述开关单元3可以包括：第一开关9、第二开关10、以及电阻模块11；所述第一开关9的一端连接至所述电流传感器4和所述第二开关10的一端，所述第二开关10的另一端连接至所述电阻模块11的一端，所述电阻模块11的另一端连接至所述第一开关9的另一端和所述安规电容6的一端。
以实际场景举例来说：由车体正输出端口输出的直流电通过第一输入端口1输入至变流器直流输入控制装置，闭合第二开关10，此时输入的直流电流一部分经过电压传感器5和连接负的第二输入端口2，使得电压传感器5可实时检测车辆母线电压；输入的直流电流的另一部分经过电流传感器4、第二开关10和电阻模块11后，通过第一输出端口7输出至变流器功率模块的正输入端口，使得变流器主电路通电；当变流器主电路中支撑电容的电压稳定以后，闭合第一开关9，断开第二开关10，电流传感器4即可实时检测变流器主电路的直流电流；当变流器主电路的电压存在波动时，安规电容6通过充放电即可抑制变流器对外部设备的电磁干扰。
具体的，所述第一开关9和第二开关10可以为任意具有电路通断功能的开关，举例来说，所述第一开关9可以为主接触器，所述第二开关10可以为充电接触器。
进一步的，所述电阻模块11可以包括多种电路结构，作为一种可选的实施方式，在图2所示实施方式的基础上，电阻模块11可以包括并联的第一电阻和第二电阻。举例来说，所述第一电阻和第二电阻可以为充电电阻。
本实施例提供的变流器直流输入控制装置通过提供第一开关、第二开关、以及电阻模块，第二开关和电阻模块串联之后，与第一开关并联，从而在变流器直流输入控制装置工作时，首先闭合第二开关，以使变流器主电路通电时，电阻模块可以起到分压的作用，避免变流器主电路在通电的瞬间因为电压过大而导致变流器主电路上的各器件的损伤，当变流器主电路的电压稳定以后，闭合第一快关，断开第二开关，以使变流器主电路可以达到一定的电压。
图3为本发明实施例三提供的一种变流器直流输入控制装置的电路图。在实施例一或实施例二的基础上，所述变流器直流输入控制装置还可以包括：位于第一输入端口1和所述电流传感器4之间的快速熔断器12；所述快速熔断器12的一端连接至所述第一输入端口1和所述电压传感器5的一端，另一端连接至所述电流传感器4的一端。
以实际场景举例来说：由车体正输出端口输出的直流电通过第一输入端口1输入至变流器直流输入控制装置，闭合开关单元3，此时输入的直流电流一部分经过电压传感器5以及连接负的第二输入端口2，使得电压传感器5可实时检测车辆母线电压；输入的直流电流的另一部分经过快速熔断器12、电流传感器4和开关单元3后，通过第一输出端口7输出至变流器功率模块的正输入端口，使得变流器主电路通电，当变流器主电路中支撑电容的电压稳定以后，电流传感器4即可实时检测变流器主电路的直流电流；当经过变流器主电路的电流过大导致快速熔断器12过热熔断时，变流器主电路断电，从而对变流器主电路上的各器件提供过流保护；当变流器主电路的电压存在波动时，安规电容6通过充放电即可抑制变流器对外部设备的电磁干扰。
本实施例提供的变流器直流输入控制装置通过提供快速熔断器，当经过变流器主电路的电流过大时，快速熔断器过热熔断，变流器主电路断电，从而对变流器主电路上的各器件提供过流保护。
图4为本发明实施例四提供的一种变流器直流输入控制装置的电路图。在前述任一实施例的基础上，所述变流器直流输入控制装置还可以包括：位于所述开关单元3和所述第一输出端口1之间的电抗器13；所述电抗器13的一端连接至所述开关单元3的另一端和所述安规电容6的一端，另一端连接至所述第一输出端口7。
以实际场景举例来说：由车体正输出端口输出的直流电通过第一输入端口1输入至变流器直流输入控制装置，闭合开关单元3，此时输入的直流电流一部分经过电压传感器5和连接负的第二输入端口2，使得电压传感器5可实时检测车辆母线电压；输入的直流电流的另一部分经过快速熔断器12、电流传感器4和开关单元3后，经过电抗器13和第一输出端口7输出至变流器功率模块的正输入端口，使得变流器主电路通电，当变流器主电路中支撑电容的电压稳定以后，电流传感器4即可实时检测变流器主电路的直流电流；当变流器主电路的电压存在波动时，安规电容6通过充放电即可抑制变流器对外部设备的电磁干扰；当外部设备对变流器主电路产生电磁干扰时，所述电抗器可以抑制变流器主电路的电流波动，即产生防止外部设备干扰的作用。
作为一种可选的实施方式，在前述任一实施方式的基础上，根据实际应用中车体正输出端口的数量或变流器功率模块输入端口的数量，所述变流器直流输入控制装置还可以包括多个控制电路，举例来说，所述控制电路的数量为两个。
作为一种可选的实施方式，在前述任一实施方式的基础上，变流器直流输入控制装置还可以包括：框架，用于集成布局控制电路；所述控制电路集成安装在所述框架上。进一步的，变流器直流输入控制装置还可以包括：控制线连接器，用于连接电流传感器和电压传感器的控制线以及开关单元的辅助触点，将控制信号引入变流器的控制机箱。图5A为本发明实施例五提供的一种变流器直流输入控制装置的主视图，图5B为本发明实施例五提供的一种变流器直流输入控制装置的后视图，如图5A和5B所示，所述框架14为上下两层结构，第一开关9、第二开关10、电阻模块11、电流传感器4以及快速熔断器12的数量均为两个，且布局安装在框架的下层，第二开关10和电流传感器4沿第一方向交替平行排列，快速熔断器12位于第二开关10和电流传感器4的上方，第一开关9和电阻模块11沿第二方向平行排列，第一方向与第二方向垂直；铜排16、电压传感器5以及安规电容6的数量均为两个，且布局安装在框架的上层，铜排16和安规电容6沿第一方向交替平行排列，电压传感器5与安规电容6相邻且沿第一方向平行排列；控制线连接器16布局在框架的一侧，并且连接在上层和下层之间；各相关器件之间通过金属连接片实现连接。通过本实施方式，可以提高各结构之间的集成度，减小装置的体积。
本实施例提供的变流器直流输入控制装置通过提供电抗器，当外部设备对变流器主电路产生电磁干扰时，所述电抗器可以抑制变流器主电路的电流波动，即产生防止外部设备干扰的作用。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种变流器直流输入控制装置，其特征在于，包括：控制电路；所述控制电路包括：第一输入端口、第二输入端口、开关单元、电流传感器、电压传感器、安规电容、第一输出端口、以及第二输出端口；
所述第一输入端口用于连接至车体的正输出端口，所述第二输入端口用于连接至负；
所述第一输出端口用于连接至变流器功率模块的正输入端口，所述第二输出端口用于连接至负；
所述电压传感器的两端分别连接至所述第一输入端口和所述第二输入端口，用于检测车辆母线电压；所述电流传感器的一端连接至所述第一输入端口，另一端连接至所述开关单元的一端，用于检测变流器主电路的电流；所述开关单元的另一端连接至所述安规电容的一端和所述第一输出端口，所述安规电容的另一端连接至所述第二输入端口和所述第二输出端口；所述开关单元用于控制变流器主电路的直流输入信号的通断。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述开关单元包括：第一开关、第二开关、以及电阻模块；
所述第一开关的一端连接至所述电流传感器和所述第二开关的一端，所述第二开关的另一端连接至所述电阻模块的一端，所述电阻模块的另一端连接至所述第一开关的另一端和所述安规电容的一端。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一开关为主接触器，所述第二开关为充电接触器。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述电阻模块包括：并联的第一电阻和第二电阻。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一电阻和第二电阻为充电电阻。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：位于第一输入端口和所述电流传感器之间的快速熔断器；
所述快速熔断器的一端连接至所述第一输入端口和所述电压传感器的一端，另一端连接至所述电流传感器的一端。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：位于所述开关单元和所述第一输出端口之间的电抗器；
所述电抗器的一端连接至所述开关单元的另一端和所述安规电容的一端，另一端连接至所述第一输出端口。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一输入端口、所述第二输入端口、所述第一输出端口以及所述第二输出端口为铜排。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的装置，其特征在于，所述控制电路的数量为两个。
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