專利名稱：一種車輛輔助變流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于軌道交通輕軌車輛輔助電源領(lǐng)域，具體涉及到車輛的一種 輔助變流器。
背景技術(shù)：
車輛的輔助變流器從高架供電線(或者地面第三軌)上獲取直流電，轉(zhuǎn)換 成為交流電源和直流電源，分別供電給車上的交流設(shè)備以及直流設(shè)備。
《中國鐵道科學(xué)》2004年第1期《地鐵車輛輔助逆變電源分析研究》和《機(jī) 車電傳動(dòng)》2006年第5期《廣州地鐵2號(hào)線車輛輔助逆變器》所述的傳統(tǒng)輔助
變流器存在缺點(diǎn)如下
1) 網(wǎng)側(cè)濾波部分中的軟啟動(dòng)部分，使用"接觸器并聯(lián)軟啟動(dòng)電阻"的形式，
接觸器體積大，開關(guān)噪聲嚴(yán)重，電磁干擾大；
2) 直流斬波部分的功率開關(guān)管工作在硬開關(guān)狀態(tài)，電壓/電流尖鋒大，電磁 干擾和開關(guān)損耗嚴(yán)重；
3) 交流供電系統(tǒng)一般采用工頻變壓器進(jìn)行隔離輸出，體積大而且笨重，一 般擺放在車輛底部。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)存在問題，提供一種輕量化的輔助 電源。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案
本實(shí)用新型的車輛輔助變流器包括網(wǎng)側(cè)濾波部分，直流變換部分和交流 變換部分。
DC/DC斬波器，變壓器，二極管全波整流器和LC濾波連接成直流變換部
分，用以供電給輕軌車輛上的直流負(fù)載。直流變換部分的結(jié)構(gòu)為所述直流母
線連接DC/DC斬波器，高頻變壓器，二極管全波整流器，LC濾波器，最后接 直流部分負(fù)載。
DC/DC斬波器，變壓器，二極管全橋整流器，LC濾波，DC/AC逆變器和 三相LC濾波器連接成的交流變換部分，用以供電給輕軌車輛上的交流負(fù)載；交 流變換部分的結(jié)構(gòu)為所述直流母線連接DC/DC斬波器，高頻變壓器，二極管 全橋整流器，LC濾波器，DC/AC逆變器，三相LC濾波器，最后接交流部分負(fù) 載。
所述的網(wǎng)側(cè)濾波部分的結(jié)構(gòu)為二極管和網(wǎng)側(cè)功率開關(guān)管的集電極連接， 網(wǎng)側(cè)功率開關(guān)管的發(fā)射極與濾波電容的正極連接形成直流母線的正極，軟啟動(dòng) 電阻的兩端分別與網(wǎng)側(cè)功率開關(guān)管的集電極和網(wǎng)側(cè)功率開關(guān)管的發(fā)射極連接。
本實(shí)用新型和已有技術(shù)相比所具有的有益效果輔助電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用 無觸點(diǎn)的功率開關(guān)管代替網(wǎng)側(cè)的主接觸器，減少開關(guān)噪聲；直流斬波部分的功 率開關(guān)管工作在軟開關(guān)狀態(tài)，減少開關(guān)損耗；摒棄笨重的工頻變壓器，采用高 頻變壓器隔離，以滿足輕量化設(shè)計(jì)要求，并且可以安放在車輛頂部，降低車輛 地板的高度。


圖1車輛輔助變流器主電路。
圖2本實(shí)用新型的實(shí)施方式一的車輛輔助變流器主電路。 圖3本實(shí)用新型的實(shí)施方式二的車輛輔助變流器主電路。 圖中線路l、受電弓2、網(wǎng)側(cè)濾波部分3、熔斷器4、濾波電抗5、 二極管 6、網(wǎng)側(cè)功率開關(guān)管7、軟啟動(dòng)電阻8、濾波電容9、 DC/DC斬波器10、變壓器
11、整流部分12、 LC濾波部分13、直流變換部分14、 DC/DC斬波器15、變壓 器16、整流部分17、 LC濾波部分18、 DC/AC逆變器19、三相LC濾波器20、
交流變換部分21。
具體實(shí)施方式
為了對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行更詳細(xì)的說明，以下根據(jù)附圖進(jìn)行說明。 實(shí)施方式一
圖2示出本實(shí)用新型的實(shí)施方式一的車輛用輔助變流器主電路的結(jié)構(gòu)。圖 中，輔助變流器通過受電弓2從架線1上獲得電力。架線1為高架線或者地面 的第三軌。
網(wǎng)側(cè)濾波部分3的結(jié)構(gòu)為二極管6和網(wǎng)側(cè)功率開關(guān)管7的集電極連接， 網(wǎng)側(cè)功率開關(guān)管7的發(fā)射極與濾波電容9的正極連接形成直流母線的正極，軟 啟動(dòng)電阻8的兩端分別與網(wǎng)側(cè)功率開關(guān)管7的集電極和網(wǎng)側(cè)功率開關(guān)管7的發(fā) 射極連接。網(wǎng)側(cè)濾波部分3中的熔斷器4為保護(hù)輔助變流裝置用，濾波電抗5 與濾波電容9形成LC平波單元，二極管6防止輔助變流器的諧波等干擾分量不 會(huì)串聯(lián)到網(wǎng)側(cè)直流網(wǎng)絡(luò)，因而不會(huì)影響到網(wǎng)側(cè)的其他變流器裝置；輔助變流器 首先通過軟啟動(dòng)電阻8給濾波電容9充電，當(dāng)濾波電容9兩端電壓達(dá)到特定的 電壓值時(shí)，控制開通網(wǎng)側(cè)功率開關(guān)管7，這樣可以防止濾波電容的充電尖峰，提 高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
直流變換部分14通過DC/DC斬波器10把直流母線電壓轉(zhuǎn)換成為高頻的脈 動(dòng)電壓，變壓器11將其高頻隔離變換，經(jīng)過二極管全波整流器12和LC濾波器 13，變換成平穩(wěn)的直流電壓，供給直流負(fù)載。DC/DC斬波器10為全橋斬波電路， 電路中的功率開關(guān)管為電壓型全控功率開關(guān)器件，工作在硬開關(guān)的狀態(tài)。二極 管全波整流器12為全波整流電路，減少二極管的導(dǎo)通壓降及損耗。高頻變壓器11的副邊繞組為中抽式。
交流變換部分21通過DC/DC斬波器15把直流母線電壓轉(zhuǎn)換成為高頻的脈 動(dòng)電壓，變壓器16將其高頻隔離變換，經(jīng)過二極管全橋整流器17和LC濾波器 18，變換成平穩(wěn)的直流電壓，然后，DC/AC逆變器19進(jìn)行DC/AC變換，經(jīng)過三 相LC濾波器20形成工頻50Hz的交流電源，供給交流負(fù)載。DC/DC斬波器15電 路拓?fù)渑c所述的直流變換部分14中的DC/DC斬波器10相同，為全橋斬波電路， 電路中的功率開關(guān)管為電壓型全控功率開關(guān)器件，工作在硬開關(guān)的狀態(tài)。DC/AC 逆變器19為智能功率模塊，或者由電壓型全控功率開關(guān)器件構(gòu)成的三相橋式逆 變器。
實(shí)施方式二
圖3示出本實(shí)用新型的實(shí)施方式二的車輛用輔助變流器主電路的結(jié)構(gòu)。電 路拓?fù)浠九c實(shí)施方式二所述相同，不同的地方在于直流變換部分14中的DC/DC 斬波器10和交流變換部分21中的DC/DC斬波器15。在本實(shí)施方式中，DC/DC 斬波器中的電壓型功率開關(guān)器件工作在ZVS軟開關(guān)(零電壓軟開關(guān))的狀態(tài)。
直流變換部分14中的DC/DC斬波器10主電路拓?fù)錇槿珮驍夭娐?，在?電路每個(gè)電壓型功率開關(guān)管兩端各并聯(lián)一個(gè)諧振電容Cn，變壓器11前連接諧振 電感Ln和隔直電容Cw,采用移相全橋ZVSP麗控制，保證在每個(gè)功率開關(guān)管在 開通前，其集電極、發(fā)射極兩端電壓降低為零，從而實(shí)現(xiàn)零電壓開通；而在每 個(gè)功率開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，由于其集電極、發(fā)射極并聯(lián)諧振電容，限制了電壓變化 率，實(shí)現(xiàn)零電壓關(guān)斷。因此，減少了開關(guān)損耗，提高了功率開關(guān)器件的可靠性 和裝置的電磁兼容性。
交流變換部分21中的DC/DC斬波器15主電路結(jié)構(gòu)與上所述的直流變換部 分14中的DC/DC斬波器10主電路結(jié)構(gòu)相同，控制原理也相同，只是在每個(gè)電
壓型功率開關(guān)管兩端各并聯(lián)一個(gè)諧振電容"2，變壓器16前連接諧振電感Ln和
隔直電容Ch2。
直流變換部分14所包括的DC/DC斬波器10，變壓器11，整流部分12和 LC濾波部分13順序聯(lián)接。
交流變換部分21所包括的DC/DC斬波器15，變壓器16，整流部分17， LC 濾波部分18， DC/AC逆變器19和三相LC濾波器20順序聯(lián)接。
車輛輔助變流器要求實(shí)現(xiàn)高壓電與用戶端用電的隔離，因而必須使用變壓 器。如果變壓器放在三相LC濾波器之后，那么只能是工頻變壓器，其體積大， 質(zhì)量重，損耗大；而如果變壓器放在DC/DC斬波器之后，因?yàn)镈C/DC屬于高頻 變換器，因此，變壓器就釆用高頻隔離變壓器，這樣，其體積小重量輕損耗小。
權(quán)利要求1.一種車輛輔助變流器，該變流器包括網(wǎng)側(cè)濾波部分(3)；DC/DC斬波器(10)，變壓器(11)，整流部分(12)和LC濾波部分(13)連接成的直流變換部分(14)，用以供電給輕軌車輛上的直流負(fù)載；DC/DC斬波器(15)，變壓器(16)，整流部分(17)，LC濾波部分(18)，DC/AC逆變器(19)和三相LC濾波器(20)連接成的交流變換部分(21)，用以供電給輕軌車輛上的交流負(fù)載；其特征在于，網(wǎng)側(cè)濾波部分(3)的結(jié)構(gòu)為二極管(6)和網(wǎng)側(cè)功率開關(guān)管(7)的集電極連接，網(wǎng)側(cè)功率開關(guān)管(7)的發(fā)射極與濾波電容(9)的正極連接形成直流母線的正極，軟啟動(dòng)電阻(8)的兩端分別與網(wǎng)側(cè)功率開關(guān)管(7)的集電極和網(wǎng)側(cè)功率開關(guān)管(7)的發(fā)射極連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車輛輔助變流器，其特征在于，直流變換部 分(14)中的DC/DC斬波器(10)主電路拓?fù)錇槿珮驍夭娐?，在每個(gè)電壓型 功率開關(guān)管兩端各并聯(lián)一個(gè)諧振電容Cn，變壓器(11)前連接諧振電感Ln和隔 直電容Cbi;交流變換部分(21)中的DC/DC斬波器(15)主電路結(jié)構(gòu)與上所述的直流 變換部分(14)中的DC/DC斬波器(10)主電路結(jié)構(gòu)相同，只是在每個(gè)電壓型 功率開關(guān)管兩端各并聯(lián)一個(gè)諧振電容C^變壓器(16)前連接諧振電感Lr2和隔直電容Cb2°
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車輛輔助變流器，其特征在于，所述DC/DC 斬波器(10)和DC/DC斬波器(15)中的功率開關(guān)管工作在軟開關(guān)狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車輛輔助變流器，其特征在于，直流變換部 分(14)中的DC/DC斬波器(10)為零電壓軟開關(guān)諧振變換器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車輛輔助變流器，其特征在于，交流變換部 分(21)中的DC/DC斬波器(15)為零電壓軟開關(guān)諧振變換器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車輛輔助變流器，其特征在于，變壓器(ll) 和變壓器(16)選用高頻變壓器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車輛輔助變流器，其特征在于，直流變換部 分(14)所包括的DC/DC斬波器(10)，高頻隔離變壓器(11)，整流部分(12) 和LC濾波部分(13)順序聯(lián)接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛輔助變流器主電路，其特征在于，交流變換 部分(21)所包括的DC/DC斬波器(15 )，高頻隔離變壓器(16)，整流部分(17)， LC濾波部分(18)， DC/AC逆變器(19)和三相LC濾波器(20)順序聯(lián)接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及的車輛輔助變流器，包括網(wǎng)側(cè)濾波部分(3)，直流變換部分(14)和交流變換部分(21)。網(wǎng)側(cè)濾波部分中二極管(6)和網(wǎng)側(cè)功率開關(guān)管(7)的集電極連接，網(wǎng)側(cè)功率開關(guān)管(7)的發(fā)射極與濾波電容(9)的正極連接形成直流母線的正極，軟啟動(dòng)電阻(8)的兩端分別與網(wǎng)側(cè)功率開關(guān)管(7)的集電極和網(wǎng)側(cè)功率開關(guān)管(7)的發(fā)射極連接。DC/DC斬波器(10、15)中的功率開關(guān)管工作在軟開關(guān)狀態(tài)。交流、直流變換部分的DC/DC斬波器(10)為零電壓軟開關(guān)諧振變換器。采用無觸點(diǎn)的功率開關(guān)管代替接觸器減少了開關(guān)噪聲；功率開關(guān)管工作在軟開關(guān)狀態(tài)減少了開關(guān)損耗；采用高頻變壓器隔離使之輕量化。
文檔編號(hào)H02M7/48GK201191804SQ200820079668
公開日2009年2月4日 申請(qǐng)日期2008年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月31日
發(fā)明者刁利軍, 劉志剛, 盧西偉, 鋼 張, 李哲峰, 林文立, 櫻 梅, 沈茂盛, 牟富強(qiáng), 威 狄, 磊 王, 羅榮婭, 賈利民, 趙明花 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)