变频器在邮科特殊稳压电源中的应用

摘要：本文简要介绍了邮科电源PI8000变频器在AC机车空调电源中的稳压电源功能的应用，给出了功能实现的具体方法。

关键词： 变频器  稳压电源

1  引言

随着铁路运输的快速发展，在电力机车司机室都安装了空调系统，改善司机的工作条件，以确保行车安全。由于司机窒空间狭小，又经常处于高速运行中，室内温度变化快，因此，要保证18℃～23℃可调，顶棚与地板面温差不超过10℃，供给每个乘务员的新鲜空气量不少于30 m3/h，空调机组起停频繁。同时司机室内电气控制设备和信号设备密集，容易受到空调电源通断引起的电磁干扰，直接影响行车安全。

反过来，列车牵引设备时刻变化的强大电流磁场，又影响空调电源正常运行。因此对于铁路机车空调电源在体积大小、抗电磁干扰和产生干扰性能方面都有特殊要求。而且电力机车的供电电源为单相交流电，电压波动的范围很大，机车运行时震动大，并且过一个供电区段会断电数秒。如果把该电源直接作为空调器电源，空调器将不能正常工作，因此所安装的空调都应配备专用的适用于机车空调的稳压电源。

广州邮科电源根据机车空调电源的技术要求做出现场解决方案。普传PI8000高性能变频器应用先进的电流矢量控制技术，采用美国TI公司最新款高性能32位电机专用数据DSP处理器，数据处理能力强；运算速度高；PWM分辨率高；能实时完成复杂计算控制；采样周期更短。它有两个事件管理器模块EVA和EVB，能够实现：16通道A/D转换；三相反相器控制；对称和非对称的PWM波形；非常适用于电机控制和逆变器控制。高性能的功率模块和先进的变频器制造工艺，是普传科技设计制造的新一代高品质、多功能变频器，为电气传动提供合适的解决方案。凭借其卓越的性能，普传变频器在机车空调稳压电源中运行安全可靠。

2  技术要求

机车空调稳压电源为机车（驾驶室）空调机提供工作电源，将单相交流电源AC220V/50Hz转换为三相电源AC380V/50Hz，功率大于3Kw。其整体结构如图1所示，单相电进来以后进入滤波器，然后是功率部分输出140V交流电，经升压变压器输出给空调设备。加装滤波器是为了消除输入电源中谐波成分，而且能够增强稳压电源的抗干扰能力。电源的核心部分就是功率器单元，也就是变频器部分，这个单元要有非常可靠的性能，才能使机车空调正常运转有保障。

作为对火车机车空调供电电源的专用设备，稳压电源变频器部分（图2所示）具体要求如下：

① 输入电压：单相交流，160V～280V，50Hz；

② 输出电压：三相（三角形连接）、140±5V，50Hz，功率大于5kW，驱动感性负载（电源变压器）；

③ 基本保护功能：

在供电电压发生过压、欠压时、在变频器输出过流和缺相时，在变频器工作过热时，应关闭工作并送出信号；

④ 工作环境温度：5～60℃，自然通风散热条件；

⑤ 变频器其它具有基本的功能不变。

⑦ 工作相对湿度：20% ~ 80%；

3 功能实现

AC机车（驾驶室）空调电源主要应用了邮科电源PI8000矢量变频器的稳压电源功能。在变频器的输出端安装一个电压型霍尔传感器，利用此传感器检测变频器的输出电压，传感器会根据变频器输出电压的变化反馈一个变化的电流信号，变频器控制软件根据反馈信号对输出电压做出调整，使输出电压恒定在140V。

这个功能的实现主要应用了变频器内置的PID功能，我们在变频器的PID参数选项中设置好参数，由于输入电压波动非常的频繁不定，所以变频器的输出电压也会随之改变，电压型霍尔传感器的反馈信号也会随之改变，当反馈信号高于设定值时，变频器会降低输出电压，使其达到设定输出电压，反之则升高输出电压，外部接线如图3所示。

经试验证明，邮科电源矢量控制变频器完全达到机车空调稳压电源的各项技术指标，输出电压的波动范围很小，抗干扰能力强，能满足电力机车恶劣条件下的运行要求，结构紧凑，运行平稳，安全可靠。