城市轨道交通车辆构造（第2版）课件：辅助逆变器

辅助逆变器

辅助逆变器的类型辅助逆变器的工作过程辅助逆变器的结构及参数举例1知识目标23能力目标情感目标理解辅助逆变器的类型理解辅助逆变器的工作过程理解辅助逆变器的结构及参数能理解辅助逆变器的工作过程能理解辅助逆变电源的模块组成能知道辅助逆变器的结构培养自主学习的能力；课程学习的兴趣与自信

逆变器是将直流电变为交流电的装置。按换相方式不同，可分为电网换相、自换相和负载换相三类。根据转换电路中直流源是恒压的还是恒流的，可以将逆变器分为电压源逆变器和电流源逆变器，由于目前城轨车辆应用中主要是电压型逆变器。电压型逆变器可分为脉宽调制逆变器、方波逆变器和单相逆变器三种。输入直流电压的幅值基本上是恒定的，逆变器必须能够控制交流输出电压的幅值和频率，以满足负载的要求。单相逆变器：当逆变器在单相输出情况下，即使逆变器输入是一个恒定的直流电压，而且逆变器开关不是脉宽调制的，要控制逆变器输出电压的幅值和频率也是可能的。所以就将前面两种逆变器结合起来一、辅助逆变器的类型为了控制输出交流电压的幅值，输入直流电压是可以控制的，所以只是求逆变器能控制输出电压的频率。（一）辅助逆变电源电路图（以某地铁车辆为例）二、辅助逆变器的工作过程辅助逆变电源电路图滤波电路逆变器电路AC滤波电路交流变压器（一）辅助逆变电源电路图（以某地铁车辆为例）二、辅助逆变器的工作过程辅助逆变电源电路图交流变压器整流电路变压器整流装置（一）辅助逆变电源电路图（以某地铁车辆为例）二、辅助逆变器的工作过程辅助逆变电源电路图

来自接触网的DC1500V电源经过滤波电路(直流电抗器FL及直流电容FC)、初充电电路(充电电阻RC二极管BD和可控硅整流器BTH)、逆变器电路(桥式整流)、AC滤波电路(包括交流电抗器ACL和交流电容ACC)把DC1500V变换为交流。三相输出变压器(T0)与高压侧绝缘,T0将交流电变压到所定电压(AC380V)后输出。由三相输出变压器(T0)输出的AC380V一路供给空压机和空调,另一路经整流电路变压器(T1)和整流装置(RFC1)后,变成DC110V,一方面提供给控制电路和辅助电路,另一方面再经过DC/DC转换器,降压成DC24V电源给广播系统、电子地图、仪表灯等。（二）辅助逆变的功能模块二、辅助逆变器的工作过程

上图中辅助逆变电源主要由输入滤波模块、逆变模块和输出滤波、变压、整流模块三个部分组成。1．输入滤波模块1)输入滤波模块的主要功能（1)平滑输入电压供应给后续的部件。（2)在不切断整个逆变电源的情况下，抑制来自线路电压的较大的尖峰。（3)在线路电压出现特别大而且持续的尖峰时，切断逆变电源。（4)替逆变电源抵挡来自线路的低频干扰电流。（5)限制逆变电源的启动电流。（6)保护逆变电源以免产生极性翻转。（二）辅助逆变的功能模块二、辅助逆变器的工作过程

2)保护功能（1）动态电压限制保护动态电压限制保护了电力半导体元件和其他电子元件免受高压尖峰冲击。主滤波器是由扼流线圈和电容器组成。如果有尖峰强加在输入端,电压的上升会通过此扼流线圈和电容器来限制。瞬时的能量储存在电容器内。如果电容器的电压高于扼流线圈前的电压,特殊保护电路就会动作,触发晶闸管,瞬时能量就通过电阻来消耗。（2）短路保护如果输入的尖峰超过逆变电源保护值时,一个独立的保护电路就会激活。晶闸管就会熔断输入电源熔断器断开逆变电源。而通过此晶闸管的电流仍然由输入滤波扼流线圈来限制。（二）辅助逆变的功能模块二、辅助逆变器的工作过程2．逆变模块在上述逆变电路中，开关器件为IGBT，其开关控制技术为广泛应用的PWM控制技术。就是通过对控制IGBT通断的波形脉宽进行调制，有效地使逆变器的输出尽量趋于纯正的正弦交流电，电压、频率均可实现调节。三相逆变电路（二）辅助逆变的功能模块二、辅助逆变器的工作过程

实际应用中，逆变模块一般通过带有微处理器的控制模块实现上述控制、调节功能，并兼有监视及保护的功能。1)如果有故障发生，控制模块会实时地反映出来，并且激活紧急功能，例如关断逆变器电路以防止更大的破坏。2)所有可变值的测量都反馈到监控电路。如果可变测量值超出允许范围，重启信号会立即关闭脉冲发生器。同时，逆变模块在被破坏之前会停机。一旦所有可变量回到允许的范围内，逆变器会再次自行启动。此时控制模块也将重新启动（软启动）使得输出电压经过几毫秒后才可以达到正常等级。3)控制模块同时也监测输出电压，以保证输出电压的幅值基本保持不变。（二）辅助逆变的功能模块二、辅助逆变器的工作过程3．输出滤波、变压、整流模块输出整流滤波模块主要由三相滤波器、变压器和整流装置组成。1）三相滤波器降低逆变器输出电压中的由于切换所产生的高频电压、使其输出畸变很小的正弦波，保证总的谐波畸变少于基础频率50Hz的10%。滤波电路右图所示。三相滤波电路（二）辅助逆变的功能模块二、辅助逆变器的工作过程2）三相变压器将逆变器的输出电压转换成辅助系统的额定电压。同时有隔离高压系统和辅助系统的功能。通过整流装置整流输出DC110V和DC24V提供给车辆的直流负载。如下图所示。变压器整流电路降压整流电路（二）辅助逆变的功能模块二、辅助逆变器的工作过程DC110VDC24VDC/DC变换器（二）辅助逆变的功能模块二、辅助逆变器的工作过程三、辅助逆变器的结构及参数举例驱动控制单元DCU供电单元门极驱动及IGBT中间电容1.基本组成：1)

1个中间直流电容2）三相逆变器3）1个过压保护IGBT4）2个过压保护电阻5）1个驱动控制单元DCU/A6）1个供电单元7）门极驱动8）2个输出电流传感器9）1个中间直流电压传感器10）放电电阻以庞巴迪车辆辅助逆变器为例三、辅助逆变器的结构及参数举例2.主电路及系统内部接线图三、辅助逆变器的结构及参数举例3.辅助逆变器模块主要技术参数辅助逆变器模块线路电抗器输出电抗器电容器输出变压器输出电压3×380V，50Hz感应系数350A时最小5mH（±5%）感应系数700uH（±5%），50Hz电容3×50uF（±5%）一次电压660V额定输出电流3×340Arms电阻30mΩ持续电流205Arms，50Hz额定AC电压1200VAC二次电压380V额定输出功率220kVA持续电流210Arms最大电流250A运行频率50Hz运行频率50Hz功率因数>0.8最大电流350A运行频率50Hz二次额定功率最大220k