本申請(qǐng)涉及軌道交通，尤其涉及一種高壓充電機(jī)及其控制方法。

背景技術(shù)：

1、軌道交通，尤其是地鐵、動(dòng)車和高鐵這樣的現(xiàn)代公共交通系統(tǒng)，是城市化和城際交通的重要組成部分。這些系統(tǒng)需要高效、可靠的電力供應(yīng)來確保列車的運(yùn)行。在軌道交通中，高壓變換裝置扮演著至關(guān)重要的角色，它們用于轉(zhuǎn)換和調(diào)節(jié)電力，以滿足列車和相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的需求。為了降低高壓變換裝置的開關(guān)損耗，提升轉(zhuǎn)換效率和功率密度，軟開關(guān)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。與硬開關(guān)變換器相比，軟開關(guān)變換器具有更好的效率性能和emi性能。其中，llc諧振變換器因其自身的軟開關(guān)特性而被廣泛應(yīng)用于電能變換場(chǎng)合，將一種電壓等級(jí)的電能轉(zhuǎn)換為另一種電壓等級(jí)的電能。

2、llc諧振變換器雖然具有軟開關(guān)，能提高效率性能和emi性能，但是變壓器的輸出端電流為正弦電流，整流側(cè)輸出的電流峰值為正弦電流的最大電流值，輸出電流紋波大，使得負(fù)載側(cè)需要并聯(lián)較多的、容量大的電容，增加了系統(tǒng)體積和電源設(shè)計(jì)成本，不利于整機(jī)的穩(wěn)定性運(yùn)行，且利用二極管對(duì)信號(hào)進(jìn)行整流，會(huì)導(dǎo)致功率損耗，極大的降低了轉(zhuǎn)換效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種高壓充電機(jī)及其控制方法，可以有效解決現(xiàn)有方案中l(wèi)lc諧振變換器的整流側(cè)輸出電流紋波大且利用二極管對(duì)信號(hào)整流導(dǎo)致的功率損耗的問題等。

2、第一方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種高壓充電機(jī)，包括：輸入儲(chǔ)能電路、三相輸入串聯(lián)全橋諧振電路、三相并聯(lián)同步整流電路、輸出儲(chǔ)能電路和控制器；

3、所述輸入儲(chǔ)能電路的正極用于連接電源正極，所述輸入儲(chǔ)能電路的負(fù)極用于連接電源負(fù)極，所述三相輸入串聯(lián)全橋諧振電路的輸入端與所述輸入儲(chǔ)能電路電性連接，所述三相輸入串聯(lián)全橋諧振電路的輸出端與所述三相并聯(lián)同步整流電路的輸入端電性連接，所述三相并聯(lián)同步整流電路的輸出端連接所述輸出儲(chǔ)能電路，所述三相并聯(lián)同步整流電路的第一輸出端還用于連接負(fù)載正極，所述三相并聯(lián)同步整流電路的第二輸出端還用于連接所述負(fù)載負(fù)極；

4、所述控制器用于控制所述三相輸入串聯(lián)全橋諧振電路的各脈沖信號(hào)的相位差為120度，并根據(jù)所述三相輸入串聯(lián)全橋諧振電路的目標(biāo)增益，對(duì)所述三相輸入串聯(lián)全橋諧振電路或所述三相并聯(lián)同步整流電路進(jìn)行控制。

5、在一些實(shí)施例中，所述輸入儲(chǔ)能電路包括三個(gè)儲(chǔ)能單元，三個(gè)所述儲(chǔ)能單元串聯(lián)在電源正極和電源負(fù)極之間；

6、所述三相輸入串聯(lián)全橋諧振電路包括三個(gè)全橋諧振單元，所述三相并聯(lián)同步整流電路包括三個(gè)同步整流單元，每個(gè)所述全橋諧振單元均包括全橋開關(guān)組和諧振腔，每個(gè)所述全橋開關(guān)組的輸入端對(duì)應(yīng)連接一個(gè)所述儲(chǔ)能單元，每個(gè)所述全橋開關(guān)組的輸出端分別與每個(gè)所述同步整流單元通過每個(gè)諧振腔耦合。

7、在一些實(shí)施例中，每個(gè)所述同步整流單元均包括：第一開關(guān)組和第二開關(guān)組，所述第一開關(guān)組包括串聯(lián)的第一開關(guān)管和第二開關(guān)管，所述第二開關(guān)組包括串聯(lián)的第三開關(guān)管和第四開關(guān)管，所述第一開關(guān)管和所述第二開關(guān)管的串聯(lián)節(jié)點(diǎn)連接所述諧振腔的輸出端正極，所述第三開關(guān)管和所述第四開關(guān)管的串聯(lián)節(jié)點(diǎn)連接所述諧振腔的輸出端負(fù)極，所述第一開關(guān)組、所述第二開關(guān)組與所述輸出儲(chǔ)能電路并聯(lián)。

8、在一些實(shí)施例中，所述高壓充電機(jī)還包括：預(yù)充電電路，所述預(yù)充電電路的輸入端用于連接所述電源正極，所述預(yù)充電電路的輸出端連接所述輸入儲(chǔ)能電路的正極，所述預(yù)充電電路用于對(duì)所述電源在接入時(shí)進(jìn)行保護(hù)。

9、在一些實(shí)施例中，所述高壓充電機(jī)還包括：防反電路，所述防反電路的正極端用于連接所述電源，所述防反電路的負(fù)極端連接所述預(yù)充電電路的輸入端。

10、在一些實(shí)施例中，所述高壓充電機(jī)還包括：輸入濾波電路和輸出濾波電路，所述輸入濾波電路的輸入端用于連接所述電源，所述輸入濾波電路的輸出端與所述輸入儲(chǔ)能電路電性連接，所述輸出濾波電路的輸入端連接所述三相并聯(lián)同步整流電路的輸出端，所述輸出濾波電路的輸出端連接所述輸出儲(chǔ)能電路的正極端。

11、在一些實(shí)施例中，所述高壓充電機(jī)還包括：第一隔離電路和第二隔離電路，所述第一隔離電路的輸入端與所述控制器電性連接，所述第一隔離電路的輸出端與所述三相輸入串聯(lián)全橋諧振電路電性連接，所述第二隔離電路的輸入端與所述控制器電性連接，所述第二隔離電路的輸出端與所述三相并聯(lián)同步整流電路電性連接。

12、第二方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種高壓充電機(jī)的控制方法，所述控制方法應(yīng)用于上述第一方面所述的至少一個(gè)高壓充電機(jī)，所述控制方法包括：

13、控制所述三相輸入串聯(lián)全橋諧振電路的各脈沖信號(hào)的相位差為120度；

14、實(shí)時(shí)獲取所述高壓充電機(jī)的輸入電壓和輸出電壓；

15、根據(jù)所述輸入電壓和所述輸出電壓得到目標(biāo)增益；

16、根據(jù)所述目標(biāo)增益對(duì)所述三相輸入串聯(lián)全橋諧振電路或所述三相并聯(lián)同步整流電路進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。

17、在一些實(shí)施例中，所述根據(jù)所述目標(biāo)增益對(duì)所述三相輸入串聯(lián)全橋諧振電路或所述三相并聯(lián)同步整流電路進(jìn)行控制包括：

18、判斷所述目標(biāo)增益是否大于第一預(yù)設(shè)增益；

19、若所述目標(biāo)增益大于第一預(yù)設(shè)增益，調(diào)整所述三相并聯(lián)同步整流電路的脈沖信號(hào)的相位；

20、若所述目標(biāo)增益不大于第一預(yù)設(shè)增益，調(diào)整所述三相輸入串聯(lián)全橋諧振電路的脈沖信號(hào)的相位或者頻率。

21、在一些實(shí)施例中，若所述目標(biāo)增益不大于第一預(yù)設(shè)增益，調(diào)整所述三相輸入串聯(lián)全橋諧振電路的脈沖信號(hào)的相位或者頻率包括：

22、判斷所述目標(biāo)增益是否大于第二預(yù)設(shè)增益；

23、若所述目標(biāo)增益大于第二預(yù)設(shè)增益，調(diào)整所述三相輸入串聯(lián)全橋諧振電路的脈沖信號(hào)的頻率；

24、若所述目標(biāo)增益不大于第二預(yù)設(shè)增益，調(diào)整所述三相輸入串聯(lián)全橋諧振電路的脈沖信號(hào)的相位。

25、本申請(qǐng)的實(shí)施例具有如下有益效果：

26、本申請(qǐng)的高壓充電機(jī)包括：輸入儲(chǔ)能電路、三相輸入串聯(lián)全橋諧振電路、三相并聯(lián)同步整流電路、輸出儲(chǔ)能電路和控制器；輸入儲(chǔ)能電路的輸入端與電源連接，對(duì)電源的能量進(jìn)行儲(chǔ)存后為三相輸入串聯(lián)全橋諧振電路進(jìn)行供電，三相輸入串聯(lián)全橋諧振電路的輸出端連接三相并聯(lián)同步整流電路的輸入端，三相并聯(lián)同步整流電路的輸出端連接輸出儲(chǔ)能電路的輸入端，輸出儲(chǔ)能電路的輸出端為負(fù)載進(jìn)行供電，本申請(qǐng)?jiān)诟邏撼潆姍C(jī)中設(shè)置三相輸入串聯(lián)全橋諧振電路，三相輸入串聯(lián)全橋諧振電路的相位差為120度，使得電流的紋波能夠相互抵消，降低了系統(tǒng)的紋波和噪聲水平，改善了輸出信號(hào)的質(zhì)量，從而降低輸出電容的容量，極大的降低了電源的設(shè)計(jì)成本；且三相輸入串聯(lián)全橋諧振電路采用輸入串聯(lián)，輸出并聯(lián)的連接方式，可將總的輸入功率分散至各個(gè)諧振電路中，各個(gè)電路至需要處理總功率的一部分，從而允許使用較小尺寸和較低額定值的元器件，進(jìn)一步降低了電源的成本；利用同步整流電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行整流，極大的降低了導(dǎo)通功率損耗，提高了轉(zhuǎn)換效率。

技術(shù)特征：

1.一種高壓充電機(jī)，其特征在于，包括：輸入儲(chǔ)能電路、三相輸入串聯(lián)全橋諧振電路、三相并聯(lián)同步整流電路、輸出儲(chǔ)能電路和控制器；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓充電機(jī)，其特征在于，所述輸入儲(chǔ)能電路包括三個(gè)儲(chǔ)能單元，三個(gè)所述儲(chǔ)能單元串聯(lián)在電源正極和電源負(fù)極之間；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓充電機(jī)，其特征在于，每個(gè)所述同步整流單元均包括：第一開關(guān)組和第二開關(guān)組，所述第一開關(guān)組包括串聯(lián)的第一開關(guān)管和第二開關(guān)管，所述第二開關(guān)組包括串聯(lián)的第三開關(guān)管和第四開關(guān)管，所述第一開關(guān)管和所述第二開關(guān)管的串聯(lián)節(jié)點(diǎn)連接所述諧振腔的輸出端正極，所述第三開關(guān)管和所述第四開關(guān)管的串聯(lián)節(jié)點(diǎn)連接所述諧振腔的輸出端負(fù)極，所述第一開關(guān)組、所述第二開關(guān)組與所述輸出儲(chǔ)能電路并聯(lián)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓充電機(jī)，其特征在于，所述高壓充電機(jī)還包括：預(yù)充電電路，所述預(yù)充電電路的輸入端用于連接所述電源正極，所述預(yù)充電電路的輸出端連接所述輸入儲(chǔ)能電路的正極，所述預(yù)充電電路用于對(duì)所述電源在接入時(shí)進(jìn)行保護(hù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高壓充電機(jī)，其特征在于，所述高壓充電機(jī)還包括：防反電路，所述防反電路的正極端用于連接所述電源，所述防反電路的負(fù)極端連接所述預(yù)充電電路的輸入端。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓充電機(jī)，其特征在于，所述高壓充電機(jī)還包括：輸入濾波電路和輸出濾波電路，所述輸入濾波電路的輸入端用于連接所述電源，所述輸入濾波電路的輸出端與所述輸入儲(chǔ)能電路電性連接，所述輸出濾波電路的輸入端連接所述三相并聯(lián)同步整流電路的輸出端，所述輸出濾波電路的輸出端連接所述輸出儲(chǔ)能電路的正極端。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓充電機(jī)，其特征在于，所述高壓充電機(jī)還包括：第一隔離電路和第二隔離電路，所述第一隔離電路的輸入端與所述控制器電性連接，所述第一隔離電路的輸出端與所述三相輸入串聯(lián)全橋諧振電路電性連接，所述第二隔離電路的輸入端與所述控制器電性連接，所述第二隔離電路的輸出端與所述三相并聯(lián)同步整流電路電性連接。

8.一種高壓充電機(jī)的控制方法，其特征在于，所述高壓充電機(jī)的控制方法應(yīng)用于如權(quán)利要求1-7任一所述的高壓充電機(jī)，所述控制方法包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高壓充電機(jī)的控制方法，其特征在于，所述根據(jù)所述目標(biāo)增益對(duì)所述三相輸入串聯(lián)全橋諧振電路或所述三相并聯(lián)同步整流電路進(jìn)行控制包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高壓充電機(jī)的控制方法，其特征在于，若所述目標(biāo)增益不大于第一預(yù)設(shè)增益，調(diào)整所述三相輸入串聯(lián)全橋諧振電路的脈沖信號(hào)的相位或者頻率包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)涉及軌道交通技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種高壓充電機(jī)及其控制方法，本申請(qǐng)?jiān)诟邏撼潆姍C(jī)中設(shè)置三相輸入串聯(lián)全橋諧振電路，三相輸入串聯(lián)全橋諧振電路的相位差為120度，使得電流的紋波能夠相互抵消，降低了系統(tǒng)的紋波和噪聲水平，改善了輸出信號(hào)的質(zhì)量，從而降低輸出電容的容量，極大的降低了電源的設(shè)計(jì)成本；且三相輸入串聯(lián)全橋諧振電路采用輸入串聯(lián)，輸出并聯(lián)的連接方式，可將總的輸入功率分散至各個(gè)諧振電路中，各個(gè)電路至需要處理總功率的一部分，從而允許使用較小尺寸和較低額定值的元器件，進(jìn)一步降低了電源的成本；利用同步整流電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行整流，極大的降低了導(dǎo)通功率損耗，提高了轉(zhuǎn)換效率。

技術(shù)研發(fā)人員：高飛,唐建明,黃旭輝,鐘康
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳通業(yè)科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/12