城轨车辆用静止逆变电源装置设计研究
城市轨道车辆辅助逆变电源
国外静 止式辅 助 逆 变 电 源 的发 展 已 经 有很 多 年 ， 随着 电子 技术 的飞速 发展 ， 止式 辅 助 逆 变 电 源也 发 静
展 有多 种结 构形 式 。
（） １ 直接 逆变 方式
直 接逆 变方式 （ ２ 是 地铁 车辆 辅助 逆变 电源最 图 ） 简 单 的基本 电路 结构形 式 。开关 元器 件通 常可 采用大
压器 等几 大部 分组成 。
１ ０ Ｄ ７ ０Ｖ供 电电压 制 式 允许 电压 波 动 范 围 为 ０Ｖ， Ｃ ５ ５ Ｄ ５ ０Ｖ～ Ｃ ０ 采 用第三 轨受 流 ； Ｃ ０ Ｃ ０ Ｄ ９ ０Ｖ， Ｄ １ ０Ｖ供 电 ５ 电压 制 式 允许 电 压 波动 范 围 为 Ｄ １０ ０Ｖ～Ｄ １８ ０ Ｃ ０ Ｃ ０
功率 Ｇ Ｏ、 Ｂ 。辅 助 逆变 电源 采 用直 接 从第 三供 电 Ｔ Ｉ Ｔ Ｇ 轨 受流 方式 ， 逆变 器 输 出 三 相 电压 向负 载 供 电 。此逆
辅助 系统 供 电能 自动 完 成 启 动 、 闭 及故 障切 换 关
功能 ， 在列 车 网络正 常工作 时 ， 能及 时报 告辅 助系 统 的 运行 状况 。辅 助供 电 系统 构 成 可 分 为 ３部 分 ： 助 供 辅 电系统 电源 、 电负载 、 供 控制 系统 。辅助 供 电系统 电源
电供牵 引电 动机使 用 ， 电能转 变为机 械 能 ， 动 电动 将 驱
车 组运行 ； 一部 分经 辅助逆 变 器后 ， 另 向各辅 助设 备供
电 。就 供 电 电 网 提 供 的 电能 而 言 有 Ｄ ７ ０ Ｖ及 Ｄ Ｃ ５ Ｃ
Ｉ Ｍ（ｎｅ ｉ ｎ ｏ ｅ ｏ ｕｅ 的使用 ， Ｐ ｉｔ ｌ ｅ ｔ ｗ ｒ ｄ ｌ） ｌｇ ｐ ｍ 辅助 逆变 电源 已 发展 到 目前 的静 止式 辅助 逆变 电源 。 图 １是静 止式 辅 助逆 变 电源原 理框 图 ， 要 由充 电保护 电路 、 主 输入 滤波 器 、 流 斩波器 、 直 中间直 流 环 节 、 变 器 和 隔离 输 出变 逆
城轨车辆电气设备检查维护之逆变装置
描述
逆变电路：两电平逆变电路（DC/AC）蓄电池充电器： 三相整流AC/DC+高频DC/DC变换DC24V电路： DC110V/DC24V变换 强迫风冷
DC1500V
(2) 电压波动范围 DC1000V~1800VDC2000V（再生制动时最大允许电压）
(3) 电压突变
±300V/20ms
辅助逆变器相关技术参数
3. 输出
(1) 额定电压 (2) 相数 (3) 额定频率 (4) 容量
(5) 额定
输出1
输出2
3AC380Vrms/220 Vrms±5%
DC 110 V±2%
输出3 DC 24 V±2%
-
-
195kVA
25kW
2x500W
总输出容量：220kVA
100%，持续160%， 10 s200%，立即 100%，持续定额 100% ，持续定额
3. 逆变器电路 作用：将直流逆变成三相交流给电机供电。
4. 斩波电路 作用：将电制动时产生的多余的电能通过制动电阻消 耗。
牵引逆变器相关技术参数
VVVF逆变器主要技术参数
型号 额定输入电压 输入电压范围 电制动时允许达到最高电压 额定容量 额定输入电流 额定输出电流 输出电压范围： 输出主频率范围
TGN51系列 DC1500V DC1000V～1800V DC2000V 1060kVA
450A 542A 0~1112V 0~150Hz
牵引逆变器、辅助逆变器
辅助逆变器基本结构
辅助逆变器相关技术参数
辅助逆变器主要技术参数
项目 1. 系统
(1)主电路型式
(2) 冷却方法 2. 输入 (1) 额定电压
3）直流电源（兼作蓄电池充电器）：车辆上各控制电器 都由直流电源 DC/DC 供电。车辆 上蓄电池为紧急用电所需，所以 DC110 V 控制电源同时 也是蓄电池的充电器。
城市轨道交通再生制动能量吸收逆变装置分析及比选
城市轨道交通再生制动能量吸收逆变装置分析及比选发布时间：2021-06-30T07:52:50.898Z 来源：《中国科技人才》2021年第10期作者：彭飞[导读] 城市轨道交通车辆无论是采用旋转电机还是直线电机，制动模式大多采用电气制动（再生制动/电阻制动）＋空气制动互补的形式。
列车运行中的制动以电气制动为主、空气制动为辅。
在电气制动时，优先采用再生制动。
昆明地铁运营有限公司云南省昆明市 650000摘要：本文结合国内外城市轨道交通工程列车再生制动能量吸收装置的开发运用，从原理、组成等方面介绍了电阻耗能型、电容储能型、飞轮储能型、逆变回馈型四种能量吸收逆变装置，并对四种装置的优缺点进行了分析及对比，指出了目前运用的最佳方案及将来的发展方向。
关键词：再生制动；吸收逆变；分类；对比城市轨道交通车辆无论是采用旋转电机还是直线电机，制动模式大多采用电气制动（再生制动/电阻制动）＋空气制动互补的形式。
列车运行中的制动以电气制动为主、空气制动为辅。
在电气制动时，优先采用再生制动。
列车制动时电机处于发电机工作状态，将列车的动能转换为电能。
这部分电能扣除电机、逆变器损耗之后，一部分供本列列车辅助设备（如空调、通风机、空压机、直流负荷等）使用，其余大部分供线路上其它列车的牵引或其它能量吸收装置吸收。
当列车处于再生电气制动时，若牵引网具备吸收能力，列车基本能稳定的再生制动。
而当单列列车运行时，此时牵引网不具备吸收能力，列车只能采用电阻制动或空气制动。
列车再生制动产生的反馈能量一般为牵引能量的20%—40%。
而这些再生能量除了按一定比例（根据列车运行密度和区间距离的不同而异）被其它相邻列车吸收利用外，剩余部分将主要被列车的制动电阻吸收并以发热的方式消耗掉。
国内多数地铁列车的再生制动能量吸收装置均采用车载制动电阻形式，其制动电阻分散安装在各动车底部。
因此，为节约能源，在列车车体外设置列车再生制动能量吸收装置成为研究和发展的方向，目前应用的方案主要分为电阻耗能型、电容储能型、飞轮储能型、逆变回馈型四种装置。
城市轨道交通再生制动逆变回馈装置锁相技术研究_陈自强 (1)
2016 年
城市轨道交通再生制动逆变回馈装置锁相技术研究
陈自强 严长辉 朱刚阳 张平军
（ 湖南恒信电气有限公司， 411104 ， 湘潭 / / 第一作者， 工程师） 摘 要 以 PWM （ 脉宽调制 ） 整流器为核心的逆变回馈型
吸收装置， 已逐渐成为城市轨道交通车辆再生制动能量吸收 装置的主流。提出的基于双同步坐标系变换的软件锁相环 （ DDSＲF － SPLL ） 相 比 传 统 的 单 同 步 坐 标 系 软 件 锁 相 环 （ SSＲF － SPLL） ， 更能快速有效地提取三相电压在三相不对 称、 三相畸变、 单相或两相电压接地等情况下的电压相位 、 基 波频率和正负序分量的大小 ， 为逆变回馈型吸收装置提供有 力的相位保障。 仿真结果 验 证 了 所 提 方 法 的 正 确 性 与 有 效性。 关键词 城市轨道交通； 再生制动； 逆变回馈； 软件锁相环 U 270． 35 中图分类号
基于单 dq 坐标变换的软件锁相环是基于跟踪 电网电压的正序分量提出的检测方法， 在电网电压 平衡时能快速地检测电网电压频率和相位 。将理想 三相电网电压变换到 dq 同步坐标系下， 则有：
[ u ] = 槡2 U [ sin（ （ ωω － ωω ） t + φφ ） ]
ud
q
cos（ （
1
－
0
）t +
1
0
e
式中： ud — — —有功电压； uq — — —无功电压； U— — —交流相电压有效值； t— — —时间； — —电网角速度； ω1 — — —估计角速度； ω0 — — —初始相位差。 φe — 基于单 dq 坐标变换的锁相环结构图如图 2 所 示， 在频率和相位完全一致的情况下， 有 ω1 = ω0 ， φe = 0 。 因此有 u q = 0 。 所以通过 PI （ 比例和积分 ） 调 节器把 u q 调节为零就可以达到锁相的目的 。 SSＲF － 在三相电压平衡且不含谐波的条件下， SPLL 能取得很好的锁相效果。但是， 当三相电压不 对称时， 由 于 负 序 分 量 的 存 在， 导 致 dq 轴 电 压 分 量存在交流分量， 锁相环输出结果与实际相位存在
CRH3动车组牵引逆变器设计及其PWM控制算法分析_交通大学毕业设计(论文)
毕业设计(论文)CRH3动车组牵引逆变器设计及其PWM控制算法分析第一章绪论本章作为引言，主要介绍了动车组概念及组成，逆变技术的发展过程及现状，最后简要归纳了本课题的研究任务并对文章安排做了简要介。
1.1 动车组1.1.1 动车组概念及组成“动车组”这个词流行之前，同样的事物也被称做“列车组”、“机车组”等，“动车组”其实是个非常简单的概念。
动车组是按动力分布方式而命名的，其实就是动力分散式列车。
动力集中式列车的牵引力是机头产生，动力集中于一侧。
具有牵引力的动车与无动力的拖车再加上机头，三者组合称为动车的组合，简称动车组。
把动力装置分散安装在每节车厢上，使其既具有牵引动力，又可以载客，这样的客车车辆便叫做动车。
而动车组就是几节自带动力的车辆加几节不带动力的车辆编成一组，就是动车组。
带动力的车辆叫动车，不带动力的车辆叫拖车。
此外有“狭义动车组”一说，英文名为“MU”，全称“Multiple Units”，意为“单元式组合列车”。
“单元”是这种列车中最突出和最核心的概念。
“单元”指若干车辆以特定方式连挂以实现特定功能的编组。
而当这样的编组中一节车也不能再缩减时，称做“最小单元”。
某些情况下，单元内会有可以摘除冗余车辆，但多数情况下单元就是最小单元。
最小单元一旦被拆散，该单元用以实现的功能将消失，或者不再完整。
在比较罕见的情况下，单节车也可以成为单元。
为方便进一步描述，可以按照以下方式划分单元：1. 制动单元。
2. 自走单元。
3. 随走单元。
4. 运营单元。
5. 特殊单元动车组的组成，有多种方式：①由两节或两节以上的动车联挂组成。
②一节动车和一节或数节无动力的附挂车组成，尾部附挂车的末端设有驾驶台。
③两端为动车，中间连接一节或数节无动力的附挂车。
④两端为动车，中间连接多节附挂车，但与动车相邻的附挂车中靠近动车的转向架是驱动转向架，另一动车组列车[1]转向架为无动力的关节式转向架，其他附挂车的转向架均为无动力的关节式转向架。
轨道列车用逆变器浅析
轨道列车用逆变器浅析发布时间：2021-07-09T02:14:02.636Z 来源：《中国科技人才》2021年第11期作者：李世春张健张文超[导读] 随着我国轨道交通的高速发展，铁路客车保有规模日渐扩大，尤其是高铁的运里程和保有数量逐渐增长，同时轨道交通列车的运行速度也在逐年提升。
中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛 266111摘要：随着国家铁路建设的发展，高速铁路交通发展十分迅猛，轨道列车的普及为人们的日常出行带来了极大的方便，是当下客运业务的主力军。
轨道交通列车用变流器是由整流器、直流斩波器、逆变器和中间电路环节组成。
本文浅显地对轨道交通列车用逆变器结构、工作原理、分类及其特点进行了阐述，希望能够对专业工作人员有所帮助，促使专业人员更加深入的进行逆变器研究，从而改善动车组的生产质量，保障动车组的安全运行。
关键词：轨道交通列车；逆变器；结构；原理；分类；特点1.引言随着我国轨道交通的高速发展，铁路客车保有规模日渐扩大，尤其是高铁的运里程和保有数量逐渐增长，同时轨道交通列车的运行速度也在逐年提升。
随着轨道交通列车运行速度越来越快，对列车各个子系统都提出了更高的要求。
轨道交通列车是一个庞大的整合系统，其所用到的各项技术极为复杂，牵引辅助系统是其中的一项重要部分。
牵引辅助系统为列车上的许多设备供电，保障列车正常运行、旅客乘车的必要需求以及舒适度保障。
轨道交通列车用逆变器的作用是将直流电压变换成交流电压，在轨道交通列车运行中扮演十分重要的角色，一旦出现问题，将会带来危及行车安全的严重后果。
为满足动车组各种电压等级的辅助系统负载的供电要求，确保辅助系统的供电可靠性、提高旅客乘坐舒适性，以及适应国产化、降低部件成本的要求，对轨道交通列车用逆变器进行深入的研究具有十分重要的意义。
2.PWM逆变器结构及工作原理逆变电路是把直流电压变换成交流电压的电路，其一般结构如图1所示。
图1 逆变系统结构图逆变电路采用PWM技术，与整流器作用相反：直流电通过逆变器功率器件的开通、关断作用，变换成交流电。
轨道交通高速列车牵引逆变器设计与控制研究
轨道交通高速列车牵引逆变器设计与控制研究随着城市化进程不断加快，公共交通成为城市内部物流的重要一环。
而轨道交通作为城市公共交通的一种重要方式，未来的发展趋势必然是高速、高效、安全以及环保。
因此，在轨道交通领域中，高速列车的牵引逆变器设计与控制技术显得尤为重要。
一、高速列车牵引逆变器的设计1.1 主要功能高速列车牵引逆变器是一种将直流电转换成交流电的电子设备，其主要作用是将集电线或者电触网上的直流电转化为高功率交流电用于驱动列车牵引马达。
因此，逆变器的性能直接影响到列车运行的效率、能耗和安全。
1.2 设计要求在通常的设计中，高速列车牵引逆变器的主要设计目标是实现高效率、高可靠性和低成本的平衡点。
在设计过程中需要考虑以下几个因素：（1）高效：提高逆变器的转换效率，减小功率和能耗损失。
（2）高可靠性：降低故障率，提高系统的使用寿命和可靠性。
（3）低成本：降低器件成本，提高系统性价比。
1.3 设计方案在实际的设计中，高速列车牵引逆变器的设计可以采用多种不同的方案，具体的选择需要依据具体的设计需求和要求。
目前主要的设计方案有：（1）基于 IGCT 模块的电压源型逆变器。
（2）基于 IGBT 模块的电压源型逆变器。
（3）基于 SiC 模块的电压源型逆变器。
1.4 设计优化针对不同设计方案，在实际应用过程中需要进行不断的优化，以达到更好的性能指标。
现在主要的优化方向和方法有：（1）降低逆变器损耗。
（2）提高逆变器的工作效率。
（3）优化系统控制策略，实现更好的控制性能。
（4）优化系统结构，提高系统可靠性。
二、高速列车牵引逆变器的控制研究2.1 控制方案高速列车牵引逆变器的性能不仅与硬件设计相关，同样重要的是控制方案的优化。
在实际控制过程中，主要考虑以下几个因素：（1）牵引系统稳定性：通过控制电流和电压，保证牵引系统的稳定性。
（2）高效能性：对于不同的工作模式，控制逆变器输出功率和容量，实现高效能运行。
（3）高精度性和高可靠性：通过控制系统的精度，保证牵引系统的可靠性和安全性。
地铁系统逆变回馈装置的探讨及仿真
地铁系统逆变回馈装置的探讨及仿真城市轨道交通作为国内新兴交通方式，越来越多的城市建立起了轨道交通系统，然而能源的节约成为了我们研究的主要方向之一。
本文介绍了一种新型城市轨道交通能量逆变回馈装置，并通过实际的仿真测试进行了分析，仿真结果表明，该逆变装置具有良好的制动能量回馈性能，如果合理分配安装该装置可以达到能源的节约，同时降低了经济成本。
标签：逆变回馈仿真测试城市轨道节能引言城市轨道交通车辆（地铁、轻轨等）从中、高速牵引运行切换至制动过程时，异步电动机的转子转速大于定子磁场给定的“同步转速”，产生负转差率，转矩与转速反向，吸取机械功率，输出电功率，此时变频器控制励磁的给定频率、反并联的续流管为定子电流提供回路，整流后回馈至触线网，造成直流母线电压升高。
为稳定其母线电压，目前的方案包括制动电阻、电容储能、飞轮储能及逆变回馈等。
其中逆变回馈装置可将能量回馈电网，节能效果好，且系统简单，投资小，得到越来越多的关注和应用。
一、逆变回馈装置的简介1.逆变回馈装置的基本原理装置通过将运动中负载上产生的位能、机械能等通过能量回馈装置变换成电能，并通过回馈装置有效并网，将电能回馈到交流网中，可供负载再次使用或供其他用电设备使用，使负载本身在单位时间能耗能的降低，从而达到节约电能效果。
2.逆变回馈装置的优势采用再生制动能量吸收逆变装置的优势在于：2.1 牵引变电所吸收，可适度提高制动转换电压，增强再生功能；2.2 将制动产生的能量回馈电网，降低隧道温升，减轻送风、排风、站台空调、车载空调的负荷；2.3 免除车载制动电阻及其散热风机的辅助能耗；2.4 回馈节能；2.5 以高再生率弱化机械磨擦制动，延长制动系统的使用寿命等。
3.逆变回馈装置的组成装置主要由隔离开关柜、逆变柜和隔离变压器柜组成，其主要功能为：能在列车制动时将多余的再生制动能量反馈回中压电网。
隔离开关柜内的主要器件有隔离开关、直流接触器、预充电接触器、放电接触器、预充电电阻、放电电阻等，其主要功能是用于连接直流电网，可以实现对整套装置上电时主回路的预充电和断电时主回路的放电，配备有隔离开关，可以用于设备在检修和维护时脱开直流电网，确保设备和人身安全。
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城轨车辆用静止逆变电源装置设计研究摘要:介绍了城市轨道电动车辆用静止辅助逆变电源装置的设计研究,静止逆变电源装置给城道车辆控制及辅助用电设备提供稳定的三相、单相交流和直流电源。
该装置电路由主电路和控制电路两部分构成。
对主电路构成、特点和工作原理进行了论述。
主电路为斩波降压逆变型电路结构,主电路斩波器和逆变器选择用性能优良的电压控制型大功率电力电子器件IGBT模块作为功率开关。
控制电路的核心为微机控制系统,其中CPU采用80C196KC 16位单片机,描述了控制系统电路设计及控制电路框图,控制系统软件流程及软件保护功能。
给出了静止逆变电源装置主要电气性能试验内容及试验结果。
实际应用表明该装置运行稳定、可靠,可完全满足城轨车辆运行的要求,具有广阔的市场应用前景。
关键词:静止逆变电源IGBT模块微机控制城轨车辆Abstract:This paper presents design and research of a statical inverter equipmemt used in city vehicle,Statical inverter equipmemt supply stable three phase \single phase AC power & DC power for control and auxiliary electric devices of city vehicl,The equipmemt circuit is comprised of main circuit and control circuit．Discusses main circuit structure,properties and work principle．Main circuit structure is chopper and inverter circuit type,IGBT module - voltage control type power electronic devices of having fine properties are used for power switch inchopper circuit and inverter circuit．Microprocessor-control system is the core of control circuit that use 16bits single-chip 80C196KC as CPU．Describes control system circuit design and control circuit diagram,also control system program flow diagram and software protection functions．The paper is given electrical properties test contents and results of the statical inverter equipmemt．The practical application shows that the operation of the equipmemt is stable,reliable and it can completely meet city vehicle operation requirements,possess wide market application vistas．Keywords:statical inverter、IGBT module、microprocessor-control、city vehicle以前,城市轨道电动车辆使用直流电动机—交流发电机组提供交流电源,但车辆机组供电存在着噪声和振动较大、日常运行中出现故障难于维修等问题。
随着电力电子技术和微电子控制技术的快速发展,开始研究使用静止逆变电源装置替代电动—发电机组为车辆供电。
先期开发的静止逆变电源装置采用GTO等作为斩波及逆变的功率开关元件。
GTO是一种电流控制型器件,且开关速度不高,在高频下很难操作,因此用GTO作为逆变器功率器件,存在驱动控制功率大、逆变器噪声大、体积大等问题。
随着性能优异大功率电力电子器件IGBT(电压控制型器件,驱动控制功率小,开关速度高)的研制成功,IGBT的应用迅速发展,车辆静止逆变电源装置使用IGBT作为功率器件已是大势所趋。
1 概述静止辅助逆变电源装置(SIV)设计研究的目的是为城市轨道电动车辆(地铁车辆、轻轨车、有轨电车等)控制及辅助用电设备提供稳定的电源,用技术先进、性能优良的IGBT静止逆变电源装置替代传统的直流电动—发电机组以及难于控制的GTO逆变电源装置。
本文论述的装置为车辆电控系统提供低压110VDC控制电源;为车辆空调系统、采暖、照明、通风等提供三相380V AC或单相AC220V AC电源。
IGBT 属于电压控制型器件,控制功率非常小,开关速度快、工作效率高。
由于采用IGBT作为功率开关元件,因此装置具有电路元件少、线路简单、无换流电路、效率高、噪声低等优点,而且装置整体体积小,重量轻,可靠性高。
2 静止逆变电源装置电路静止逆变电源装置电路结构分主电路和控制电路两部分。
2.1 主电路2.1.1 主电路构成静止逆变电源装置主电路构成如图1所示,采用斩波降压逆变型电路结构。
主电路由电网电源接入电路,预充电电路、直流输入滤波电路、直流输入斩波电路、直流输出滤波电路、逆变电路、交流输出滤波电路、交流升压电路及输出110VDC的降压整流电路所组成。
主电路输入额定直流电压为750VDC(波动范围500V～900V),斩波电路及逆变电路功率开关主元件采用IGBT全控型功率器件模块。
此主电路具有(1)三相逆变器输出电压不受输入电网电压波动的影响,斩波器的闭环控制可以保持逆变器输入电压的恒定;(2)逆变器输入电压恒定,通过CVCF控制,可保证逆变器输出稳定的脉宽调制电压,谐波含量小;(3)隔离变压器的使用实现了电网输入与输出负载之间的电气隔离等特点。
2.1.2 主电路工作原理直流接触器KM1接入牵引网络直流电压,在车辆停车或本装置故障时断开,正常时闭合;KM2、R1组成上电缓充电电路,避免装置启动时电流过大,并防止在滤波电容上产生过电压;R2、L1、C1组成输入滤波器,防止对电网产生高频干扰。
斩波型IGBT模块VT10形成斩波电路,L2、C3组成斩波输出平波电路,将输入直流电压通过斩波、平波电路,使输出电压保持稳定;VT11、VT12、VT13三个两个单元IGBT 模块组成三相正弦波逆变电路,采用高频SPWM调制方法,形成三相交流输出。
L3-1、L3-2、L3-3、C7、C8、C9组成交流滤波电路,将SPWM 高次谐波滤掉,使输出电压、电流波形更接近50Hz正弦波;TB1为隔离变压器,其作用为输入输出隔离,并将输入交流电压升压至交流380V AC,满足输出需要;TB2为整流变压器,与VD14三相桥式整流模块一起组成整流电路,提供110VDC直流给控制系统及蓄电池充电。
SV1、SV2、SV3、SV4为电压传感器,SC1、SC2、SC3、SC4为电流传感器,其作用是检测电压或电流值,并输出信号给控制电路。
C2、C4、C5、C6为高频低感电容,用来吸收IGBT关断时产生的过电压。
主电路的工作在控制电路的控制下予以实现。
2.1.3 主电路功率元件选型(1)斩波电路IGBT若根据车辆负载计算,逆变电源装置额定功率Pn＝80kV A,需具短时2倍过载能力。
斩波电路输出直流电压Vdc＝500V,IGBT全导通时,电路平均电流Iav＝2×80000/500＝320A;考虑负载交流特性及斩波纹波,实际电流峰值为Im＝1.5×Iav＝1.50×320＝460A。
因此,VT10选用800A/1700V斩波型IGBT模块,如EPUEC公司的FD800R17KF6B2。
(2)逆变电路IGBT逆变器输出三相交流电压Vac＝500×0.612＝306V,去掉IGBT压降Vac≈300V。
三相交流电流Iac＝80000/300×1.732＝154A,最大值Imax＝154×1.414×1.2＝262A。
装置短时两倍过载时,Imax＝262×2＝524A。
因此,VT11～VT13选用800A/1700V逆变型IGBT模块,如EPUEC 公司的FF800R17KF6B2。
2.2 控制及驱动电路2.2.1 控制系统电路设计控制电路的核心为微机控制系统,其原理框图如图2所示。
其中CPU采用80C196KC 16位单片机,并配有PSD813F1可编程单片机外围芯片。
PSD813F1为超大规模集成电路,带有20个I／O等,带有1Mbit FLASH存贮器,256kbit EEPROM存贮器,16kbit SRAM存贮器,可满足软件编制各种要求;PSD813F1具有ISP功能,允许在现场通过笔计本电脑等随时修改软件或参数,给调试带来很大方便。
为了节省CPU开销时间,三相SPWM波形采用专用芯片SA828来完成,SA828为专用三相SPWM波发生器,其载波频率,输出交流电源频率、幅值、死区时间等由单片机在初始化时对其设值。
控制单元配置有RS485接口,可定时向车辆监控系统发送运行数据、故障信息等以满足监控要求;电路还配置有6位数码显示管,正常工作时显示输出交流电压和斩波电流值,故障时显示故障代码等。
80C196KC具有8路10位A／D采样端口,对网压、斩波电压、电流、交流电压、电流、充电电流等随时采样,实现各种保护及控制。
2.2.2 驱动电路设计驱动电路DRC1～DRC4采用CONCEPT公司的SCALL驱动器2SD315AI,外围电路加少量元件组成。
集成式2SD315AI驱动功率大,达到±15A,可驱动最高电压1700V、最大电流1200A的IGBT;驱动器还具有可调的IGBT短路保护电流值,本身带有DC／DC隔离,隔离电压达400V AC(rms)。
3 控制电路系统软件3.1 软件及流程控制电路系统软件采用80C196KC 16位单片机通用的汇编语言编制设计,软件流程如图3所示。
3.2 软件保护功能为了使静止辅助逆变电源装置(SIV)在城轨电动车辆上稳定、可靠运行,控制软件设置了装置故障情况下各种保护功能,保护功能及保护状态如表1所示。
4 装置试验及结果静止逆变电源装置设计研究完成后,进行了装置样机试制及安装调试,并通过了工厂试验和车辆现场实际运行检验。