动车组用单相逆变器制造技术

本发明专利技术涉及一种动车组用单相逆变器，包括依次连接DC/DC升压单元和逆变单元，DC/DC升压单元的输入端连接DC110V电压输入；DC/DC升压单元包括依次连接的移相全桥软开关电路、变压器T1和整流滤波电路，移相全桥软开关电路包括并联连接的第一IGBT模块Q01和第二IGBT模块Q2，每个IGBT模块均包括串联连接的两个IGBT和与IGBT并联的两个二极管；变压器T1的原边一端连接于第一IGBT和第二IGBT之间，另一端连接于第三IGBT和第四IGBT之间；每个IGBT并联连接有一电容器，变压器T1的原边等效电感与第一电容器C31、第二电容器C32、第三电容器C33、第四电容器C34组成谐振电路。本发明专利技术采用先升压后逆变的控制策略，具有体积小、重量轻及成本低的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电源转换
，涉及一种逆变器，具体地说，涉及一种能够将DC110V直流电转变为AC220V交流电的单相逆变器，适用于动车组。
技术介绍
逆变器是把直流电能转变成交流电能的变换器，由逆变桥、控制系统和滤波电路组成。现有动车组用单相逆变器，其工作原理是将直流输入电压DC110V直接通过全桥逆变，再经过一个工频变压器实现升压及电器隔离作用，使逆变器交流输出电压为AC220V。这种方式的电源拓扑结构，由于使用了工频变压器，使得逆变器的体积大、重量沉，且价格比较昂贵，成本高。
技术实现思路
本专利技术针对现有动车组用单相逆变器存在的体积大、成本高等上述问题，提供了一种体积小、重量轻、成本低的动车组用单相逆变器。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种动车组用单相逆变器，包括依次连接的预充电单元、DC/DC升压单元和逆变单元，所述预充电单元的输入端连接DC110V电压输入；所述DC/DC升压单元包括依次连接的移相全桥软开关电路、变压器T1和整流滤波电路，所述移相全桥软开关电路包括并联连接的第一IGBT模块Q01和第二IGBT模块Q2；第一IGBT模块包括串联连接的第一IGBT和第二IGBT，以及并联于第一IGBT的二极管和并联于第二IGBT的二极管；第二IGBT模块包括串联连接的第三IGBT和第四IGBT，以及并联于第三IGBT的二极管和并联于第四IGBT的二极管；变压器T1的原边一端连接于第一IGBT和第二IGBT之间，另一端连接于第三IGBT和第四IGBT之间；每个IGBT并联连接有一电容器，变压器T1的原边等效电感与第一电容器C31、第二电容器C32、第三电容器C33、第四电容器C34组成谐振电路，用于控制IGBT的零电压开通与关断。优选的，所述整流滤波电路包括与变压器T1副边连接的整流电路和与整流单元连接滤波电路，所述整流电路和滤波电路之间并联连接有由吸收电阻R03和吸收电容C13组成的吸收电路。优选的，所述整流电路为全桥整流电路，包括并联连接的第一二极管电路D14和第二二极管电路D15，第一二极管电路由第一二极管和第二二极管串联组成，第二二极管电路由第三二极管和第四二极管串联组成，变压器T1的副边一端连接于第一二极管和第二二极管之间，另一端连接于第三二极管和第四二极管之间；所述滤波电路包括由滤波电感L04和滤波电容C14组成的LC滤波器，所述滤波电容C14并联连接有功率电阻R04，所述功率电阻R04并联连接吸收电容C19。进一步的，所述预充电单元与所述DC/DC升压单元之间设有由电抗器L01与支撑电容C04串联组成的输入滤波器；所述电抗器L01与支撑电容C04之间串联有防反二极管D01；所述支撑电容C04并联有功率电阻R02，用于泄放支撑电容C04的电荷；所述功率电阻R02并联有薄膜电容C10，用于吸收直流母线中产生的电压尖峰。进一步的，所述预充电单元的输入端与DC110V电压输入之间连接有差模共模滤波电路，用于对DC110V输入电压进行差模共模滤波。优选的，所述差模共模滤波电路由环绕于DC110V直流母线上的磁环L02以及三个滤波电容组成，其中，第一滤波电容C01与由第二滤波电容C02与第三滤波电容C03串联组成的串联电路依次并联连接，第二滤波电容C02与第三滤波电容C03之间接地。进一步的，所述预充电单元的输入端连接有用于检测预充电单元的输入电压的第一电压传感器TV1和用于检测输入电流的电流传感器TA1，所述预充电单元的输出端连接有用于检测预充电单元的输出电压第二电压传感器TV2。优选的，所述预充电单元包括主接触器KM101、预充电接触器KM102和预充电电阻R01，预充电接触器KM102与预充电电阻R01串联后，与主接触器KM101并联。优选的，所述逆变单元包括与DC/DC升压单元连接的逆变电路和与逆变电路连接滤波电路，所述逆变电路包括并联连接的第三IGBT模块和第四IGBT模块，第三IGBT模块串联连接的第五IGBT和第六IGBT，第四IGBT模块包括串联连接的第七IGBT和第八IGBT，每个IGBT并联有一二极管；所述滤波电路为由滤波电感L05、滤波电容C22和滤波电容C23组成的LC低通滤波器，滤波电感L05的一端连接于第五IGBT和第六IGBT之间，另一端连接于第七IGBT和第八IGBT之间。进一步的，所述滤波电路的输出端连接有用于检测输出电压的第三电压传感器TV3和用于检测输出电流的第二电流传感器TA2；在逆变单元输出的零线N220V与接地线PE之间连接有并联的电阻R05和电阻R06，所述电阻R05和电阻R06为0Ω电阻，用于将零线与地线PE短接。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术DC/DC升压单元采用由IGBT组成的移相全桥软开关电路和变压器T1进行升压，变压器T1的原边等效电感与第一电容器C31、第二电容器C32、第三电容器C33、第四电容器C34组成谐振电路，当移相全桥软开关电路工作时，由于电感电容的谐振作用，使IGBT实现零电压开通和关断，即软开关工作状态，因此能够大大降低IGBT的开关损耗，提高电源的效率。由于移相全桥IGBT的开关频率为20kHz，因此，变压器T1为高频变压器，体积相对于工频变压器要小很多，相对于现有的带有工频变压器的逆变器，本专利技术所提供的单相逆变器体积小、重量轻、成本低廉。(2)本专利技术逆变单元采用由IGBT组成的全桥逆变电路，为单极性倍频SPWM调制，IGBT的开关频率为5kHz，而反应到由滤波电感L05、滤波电容C22和滤波电容C23组成的LC低通滤波器的电压脉动频率为10kHz，较低的IGBT开关频率能够降低IGBT的开关损耗，倍频后，LC低通滤波器的电感值和电容值能够相应的降低，尤其是减小了滤波电感L05的体积和重量，降低了输出波形的THD，进一步减小了本专利技术单相逆变器的体积和重量，使成本更加低廉。(3)本专利技术采用先升压后逆变的控制策略，前级采用移相全桥拓扑，通过高频变压器T1将直流输入电压DC110V升压至DC340V，后级采用全桥逆变拓扑，经过全桥逆变得到AC220V输出，这种控制策略使本专利技术所述单相逆变器具有体积小、重量轻及成本低的特点。附图说明图1为本专利技术一实施例的结构框图。图2为本专利技术一实施例中DC/DC升压单元的电路原理图。图3为本专利技术一实施例中IGBT开通时序图。图4为本专利技术一实施例中逆变单元的电路原理图。图5为本专利技术一实施例中逆变电源单极性倍频控制原理图。图6为本专利技术一实施例中输入滤波器和预充电单元的电路原理图。图7为本专利技术一实施例中差模共模滤波电路的电路原理图。图8为本专利技术一实施例的电路原理图。具体实施方式下面，通过示例性的实施方式对本专利技术进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”“第六”“第七”“第八”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。参见图1，在本专利技术的一个实施例中，提供了一种动车组用单相逆变器，包括依次连接DC/DC升压单元和逆变单元，所述DC/DC升压单元的输入端连接DC110V电压输入。DC/DC升压单元将DC110V的输入电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动车组用单相逆变器，其特征在于，包括依次连接DC/DC升压单元和逆变单元，所述DC/DC升压单元的输入端连接DC110V电压输入；所述DC/DC升压单元包括依次连接的移相全桥软开关电路、变压器T1和整流滤波电路，所述移相全桥软开关电路包括并联连接的第一IGBT模块Q01和第二IGBT模块Q2；第一IGBT模块包括串联连接的第一IGBT和第二IGBT，以及并联于第一IGBT的二极管和并联于第二IGBT的二极管；第二IGBT模块包括串联连接的第三IGBT和第四IGBT，以及并联于第三IGBT的二极管和并联于第四IGBT的二极管；变压器T1的原边一端连接于第一IGBT和第二IGBT之间，另一端连接于第三IGBT和第四IGBT之间；每个IGBT并联连接有一电容器，变压器T1的原边等效电感与第一电容器C31、第二电容器C32、第三电容器C33、第四电容器C34组成谐振电路，用于控制IGBT的零电压开通与关断。

【技术特征摘要】
1.一种动车组用单相逆变器，其特征在于，包括依次连接DC/DC升压单元和逆变单元，所述DC/DC升压单元的输入端连接DC110V电压输入；所述DC/DC升压单元包括依次连接的移相全桥软开关电路、变压器T1和整流滤波电路，所述移相全桥软开关电路包括并联连接的第一IGBT模块Q01和第二IGBT模块Q2；第一IGBT模块包括串联连接的第一IGBT和第二IGBT，以及并联于第一IGBT的二极管和并联于第二IGBT的二极管；第二IGBT模块包括串联连接的第三IGBT和第四IGBT，以及并联于第三IGBT的二极管和并联于第四IGBT的二极管；变压器T1的原边一端连接于第一IGBT和第二IGBT之间，另一端连接于第三IGBT和第四IGBT之间；每个IGBT并联连接有一电容器，变压器T1的原边等效电感与第一电容器C31、第二电容器C32、第三电容器C33、第四电容器C34组成谐振电路，用于控制IGBT的零电压开通与关断。2.如权利要求1所述的动车组用单相逆变器，其特征在于，所述整流滤波电路包括与变压器T1副边连接的整流电路和与整流单元连接滤波电路，所述整流电路和滤波电路之间并联连接有由吸收电阻R03和吸收电容C13组成的吸收电路。3.如权利要求2所述的动车组用单相逆变器，其特征在于，所述整流电路为全桥整流电路，包括并联连接的第一二极管电路D14和第二二极管电路D15，第一二极管电路由第一二极管和第二二极管串联组成，第二二极管电路由第三二极管和第四二极管串联组成，变压器T1的副边一端连接于第一二极管和第二二极管之间，另一端连接于第三二极管和第四二极管之间；所述滤波电路包括由滤波电感L04和滤波电容C14组成的LC滤波器，所述滤波电容C14并联连接有功率电阻R04，所述功率电阻R04并联连接吸收电容C19。4.如权利要求1或3所述的动车组用单相逆变器，其特征在于，所述DC110V电压输入与所述DC/DC升压单元之间设有由电抗器L01与支撑电容C04串联组成的输入滤波器；所述电抗器L01与支撑电容C04之间串联有防反二极管D01；所述支撑电容C04并联有功率电阻R02，用于泄放支撑电容C04的电荷；所述功率电阻R02并联有薄膜电容C10，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：申磊，位俊雷，张利军，邵春伟，徐哲，崔晓光，
申请(专利权)人：中车青岛四方车辆研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37