一種用于列車輔助供電的軟開關(guān)隔離dc-dc變換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)，特別是涉及一種用于列車輔助供電的軟開關(guān)隔離DC-DC變換器。
【背景技術(shù)】
[0002]為了增加舒適度和滿足更高旅行速度的要求，現(xiàn)代鐵路非常需要一個(gè)持續(xù)的能源，供應(yīng)給輔助設(shè)備如空調(diào)、照明、壓力保護(hù)等。由于歐洲機(jī)車的電壓等級(jí)不同，機(jī)車電能通過(guò)一條供給線(額定電壓從IkVac到3kVdc變化)轉(zhuǎn)移到車廂。例如，比利時(shí)鐵路是由3kV直流電壓供電。連著這樣一個(gè)供電單元的用戶供給電壓有一個(gè)范圍，從供給電池充電器的24V直流電壓到供給三相用戶的三相400V交流電壓。輸出電壓的頻率可以固定在50Hz或者變頻。
[0003]目前，在輔助設(shè)備的供電系統(tǒng)中，每個(gè)輸出端口高壓側(cè)(3kV直流)和用戶側(cè)之間的電氣隔離是由體積大而笨重的50Hz變壓器實(shí)現(xiàn)的。為了減少設(shè)備的尺寸和重量(過(guò)濾器、低頻變壓器等)，人們考慮了新的電源供能系統(tǒng)，由一個(gè)軟開關(guān)的dc-dc轉(zhuǎn)換器和多樣化的輸出模塊組成，中間是一個(gè)共同的600V直流電路。輸入和輸出邊是由輕量級(jí)中頻電分離(MF)變壓器(通常是幾千赫茲)來(lái)實(shí)現(xiàn)電氣隔離。這種方法適合在鐵路牽引中來(lái)代替低頻變壓器，常用來(lái)把線路電壓減小到一個(gè)對(duì)電機(jī)來(lái)說(shuō)更方便的水平。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)在高頻操作下減少電磁干擾和高頻開關(guān)損耗，對(duì)于隔離的dc-dc轉(zhuǎn)換器，可以采取幾種大功率軟開關(guān)技術(shù)，大體上分為兩組，即零電壓開關(guān)(zero-voltage-switching) 和零電流開關(guān) (zero-current-switching) ，軟開關(guān)通常是用一個(gè)輔助電路實(shí)現(xiàn)，產(chǎn)生某種形式的電感電容(LC)共振。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在提供一種新型半橋零電流脈沖寬度調(diào)制(HB-ZCS-PWM)dc-dc轉(zhuǎn)換器，它通過(guò)輕量級(jí)中頻變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)電氣隔離，從而解決了傳統(tǒng)輔助供電系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)電氣隔離的低頻變壓器體積大而笨重的問(wèn)題。同時(shí)，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題主要是:現(xiàn)有的零電流dc-dc轉(zhuǎn)換器存在著無(wú)源元件數(shù)量較多，電感電容數(shù)值較大，整個(gè)電路的尺寸和重量比較大，同時(shí)輕載和重載的控制方法不同等問(wèn)題。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
[0007]一種用于列車輔助供電的軟開關(guān)隔離DC-DC變換器，該變換器包括:
[0008]升壓模塊，用于對(duì)接入變換器的電源電壓進(jìn)行升壓處理，獲得預(yù)定高電壓；
[0009]諧振模塊，基于當(dāng)前時(shí)刻的電路狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)零電流關(guān)斷；
[0010]逆變模塊，根據(jù)當(dāng)前升壓模塊的關(guān)斷狀態(tài)，將預(yù)定電壓逆變?yōu)轭A(yù)定低電壓；
[0011 ]所述升壓模塊、諧振模塊和逆變模塊依次串聯(lián)連接。
[0012]優(yōu)選的，所述升壓模塊包括:第一三極管、第二三極管、第三三極管、第四三極管、第一二極管、第二二極管和原邊線圈；
[0013]所述第一三極管的發(fā)射極和第二三極管的集電極串聯(lián)，所述第三三極管的發(fā)射極和第四三極管集電極串聯(lián)；
[0014]所述第一三極管的集電極和所述第二三極管的發(fā)射極分別通過(guò)升壓模塊的正極端和負(fù)極端，將串聯(lián)的第一三極管和第二三極管并聯(lián)在接入變換器的電源上；
[0015]所述第三三極管的集電極和第四三極管發(fā)射極分別通過(guò)第三二極管和第四二極管與所述第一三極管的集電極和所述第二三極管的發(fā)射極連接，所述第三二極管的正極端與第三三極管的集電極連接，所述第四二極管的負(fù)極端與所述第四三極管的發(fā)射極連接；
[0016]所述第一二極管的負(fù)極端與第二二極管的正極端連接，所述第一二極管的正極端和第二二極管的負(fù)極端分別與第三三極管的集電極和第四三極管的發(fā)射極連接；
[0017]所述原邊線圈的正極端連接在串聯(lián)的第一三極管和第二三極管之間，所述原邊線圈的負(fù)極端分別連接在串聯(lián)的第三三極管和第四三極管與串聯(lián)的第一二極管和第二二極管之間。
[0018]優(yōu)選的，所述升壓模塊進(jìn)一步包括:連接在第一三極管集電極和電源正極端的第一電感。
[0019]優(yōu)選的，諧振模塊包括:第一電容、第二電容和第二電感；
[0020]所述第一電容和第二電容串聯(lián)，并與串聯(lián)的第三三極管和第四三極管并聯(lián)連接；
[0021]所述原邊線圈的正極端通過(guò)第二電感分別連接在串聯(lián)的第一三極管和第二三極管與串聯(lián)的第一電容和第二電容之間。
[0022]優(yōu)選的，所述逆變模塊包括:第五二極管、第六二極管、第七二極管、第八二極管、第三電容和副邊線圈；
[0023]所述第五二極管的負(fù)極端與第六二極管的正極端連接;所述第七二極管的負(fù)極端與第八二極管的正極端連接；
[0024]串聯(lián)的第五二極管和第六二極管、串聯(lián)的第七二極管和第八二極管和第三電容分別并聯(lián)在逆變模塊的電壓輸出端。
[0025]本發(fā)明的有益效果如下:
[0026]本發(fā)明所述技術(shù)方案能夠減小電路總的尺寸和重量，同時(shí)，能夠在輸出功率的整個(gè)范圍內(nèi)的操作保證較高準(zhǔn)確性，即使在空載的情況下，也無(wú)需更改變換器的控制方式。
【附圖說(shuō)明】
[0027]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明；
[0028]圖1示出本發(fā)明所述變換器的示意圖；
[0029]圖2示出本發(fā)明所述變換器的仿真波形圖；
[0030]圖3示出現(xiàn)有技術(shù)中變換器的示意圖；
[0031 ]圖4示出現(xiàn)有技術(shù)中變換器的仿真波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明，下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。附圖中相似的部件以相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行表示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下面所具體描述的內(nèi)容是說(shuō)明性的而非限制性的，不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0033]如圖1所示，本發(fā)明公開了一種用于列車輔助供電的軟開關(guān)隔離DC-DC變換器，該變換器包括:用于對(duì)接入變換器的電源電壓進(jìn)行升壓處理，獲得預(yù)定高電壓的升壓模塊、基于當(dāng)前時(shí)刻的電路狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)零電流關(guān)斷的諧振模塊和根據(jù)當(dāng)前升壓模塊的關(guān)斷狀態(tài)，將預(yù)定電壓逆變?yōu)轭A(yù)定低電壓的逆變模塊;所述升壓模塊、諧振模塊和逆變模塊依次串聯(lián)連接。
[0034]本方案中，所述升壓模塊包括:第一三極管Se+、第二三極管Se—、第三三極管S+、第四三極管S-、第一二極管、第二二極管和原邊線圈；所述第一三極管Se+的發(fā)射極和第二三極管Se-的集電極串聯(lián)，所述第三三極管S+的發(fā)射極和第四三極管S-集電極串聯(lián);所述第一三極管Se +的集電極和所述第二三極管Se-的發(fā)射極分別通過(guò)升壓模塊的正極端和負(fù)極端，將串聯(lián)的第一三極管Se+和第二三極管Se-并聯(lián)在接入變換器的電源上;所述第三三極管S+的集電極和第四三極管S-發(fā)射極分別通過(guò)第三二極管De +和第四二極管De-與所述第一三極管Se+的集電極和所述第二三極管Se-的發(fā)射極連接，所述第三二極管De+的正極端與第三三極管S+的集電極連接，所述第四二極管De3-的負(fù)極端與所述第四三極管S-的發(fā)射極連接;所述第一二極管的負(fù)極端與第二二極管的正極端連接，所述第一二極管的正極端和第二二極管的負(fù)極端分別與第三三極管S+的集電極和第四三極管S-的發(fā)射極連接;所述原邊線圈的正極端連接在串聯(lián)的第一三極管Se +和第二三極管Se-之間，所述原邊線圈的負(fù)極端分別連接在串聯(lián)的第三三極管S +和第四三極管S-與串聯(lián)的第一二極管和第二二