一种辅助变流器及其控制方法技术

本发明专利技术提供了一种辅助变流器及其控制方法。所述辅助变流器包括输入开关与预充电单元、输入滤波单元、前级升压单元、中频隔离DC/DC变流器、三相逆变单元、输出滤波单元以及对外输出控制单元；所述输入开关与预充电单元包含两个预充电电阻，所述两个预充电电阻串联或者并联；前级升压单元包括两路boost升压模块，所述两路boost升压模块串联或者并联；中频隔离DC/DC变流器为两个，分别连接所述两路boost升压模块，用于分别对所述两路boost升压模块输出的直流电压进行中频逆变，生成中频的方波电压，并对中频的方波电压进行隔离变压后整流为中间直流电压，两个中频隔离DC/DC变流器输出的中间直流电压并联后输入所述三相逆变单元。

Auxiliary converter and control method thereof

The present invention provides an auxiliary converter and a control method thereof. The auxiliary converter includes an input switch and a precharge unit, an input filter unit, the first stage boost unit, if isolation DC/DC converter, three-phase inverter unit, output filter unit and output control unit; the input switch and the precharge unit contains two precharge resistor, the two precharge resistor in series or parallel; first stage boost unit includes two boost booster module, the two boost booster module in series or parallel; if isolation DC/DC converter two, respectively connected with the two boost booster module, used for medium frequency inverter respectively for the two boost booster module output DC voltage, generating an intermediate frequency square wave voltage, and the intermediate frequency square wave voltage isolation transformer after rectifier DC voltage, two DC/DC output if isolation converter DC power The three-phase inverting unit is input after the voltage is connected in parallel.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及轨道交通车载设备领域，尤其涉及一种地铁辅助变流器及其控制方法。
技术介绍
辅助变流器是轨道车辆的重要车载设备，可为整车空调、空气压缩机等三相负载和部分单相负载提供交流电源。传统辅助变流器多采用工频变压器隔离和硬开关中频变压器隔离的方式。工频隔离方式将直流电逆变成三相交流电后，由工频变压器转换为三相工频电源输出，由于工频变压器工作频率较低，该类变压器通常体积重量较大。另外，目前的地铁供电制式主要有直流750V和1500V两种，由于两种供电制式幅值差较大，现有地铁辅助变流器主回路拓扑设计和器件选型通常只适用于某一种供电制式。应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本专利技术的
技术介绍
部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
技术实现思路
为了灵活应对两种供电制式，本专利技术实施例提供一种辅助变流器及其控制方法。为了达到上述目的，本专利技术实施例提供一种辅助变流器，包括输入开关与预充电单元、输入滤波单元、前级升压单元、中频隔离DC/DC变流器、三相逆变单元、输出滤波单元以及对外输出控制单元；所述输入开关与预充电单元连接高压直流母线，用于对直流支撑电容进行预充电；所述输入开关与预充电单元包含两个预充电电阻，所述两个预充电电阻串联或者并联；所述输入滤波单元，连接所述输入开关与预充电单元，用于滤除直流输入的谐波和共模干扰；所述前级升压单元连接所述输入滤波单元，用于输出期望的直流电压；所述前级升压单元包括两路boost升压模块，所述两路boost升压模块串联或者并联；所述中频隔离DC/DC变流器为两个，分别连接所述两路boost升压模块，用于分别对所述两路boost升压模块输出的直流电压进行中频逆变，生成中频的方波电压，并对所述中频的方波电压进行隔离变压后整流为中间直流电压，两个中频隔离DC/DC变流器输出的中间直流电压并联后输入所述三相逆变单元；所述三相逆变单元连接所述两个中频隔离DC/DC变流器，用于将并联后的中间直流电压逆变为三相工频交流电；所述输出滤波单元连接所述三相逆变单元，用于对所述三相工频交流电进行滤波；所述对外输出控制单元连接所述输出滤波单元，用于控制并将所述滤波后的三相工频交流电输出给外部负载。进一步地，在一实施例中，所述输入开关与预充电单元包括主接触器、旁路开关和所述两个预充电电阻；所述主接触器用于接通或断开所述高压直流母线上的高压，所述两个预充电电阻用于对直流支撑电容进行预充电，所述旁路开关与所述两个预充电电阻进行并联，用于在预充电完成后旁路所述两个预充电电阻。进一步地，在一实施例中，所述输入滤波单元包括正负直流母线滤波电感、正负母线间并联的RC串联支路，并通过复用所述前级升压单元中的升压功能电感，形成LCL滤波器。进一步地，在一实施例中，所述前级升压单元包括所述两路boost升压模块，所述每一路boost升压模块由升压功能电感、二极管、IGBT和直流电容构成，用于维持输出期望的直流电压。进一步地，在一实施例中，所述每一中频隔离DC/DC变流器包括一LLC中频逆变单元和一不控整流单元；所述LLC中频逆变单元包括单相逆变单元、谐振电容器组和中频变压器；所述单相逆变单元与所述boost升压模块相连，用于对所述boost升压模块输出的直流电压进行中频逆变，生成中频的方波电压；所述谐振电容器组与所述中频变压器原边漏感和激磁电感组成LLC串联谐振回路，所述中频变压器对所述中频的方波电压进行变压处理，并实现电气隔离；所述不控整流单元包括二极管整流桥和电容器组；所述二极管整流桥输入与所述中频变压器副边相连，输出与所述三相逆变单元相连，用于将所述中频变压器副边的方波电压整流为所述中间直流电压；所述电容器组与所述二极管整流桥的输出并联，用于消除线路杂散参数对LLC控制的影响。进一步地，在一实施例中，所述三相逆变单元包括低压直流支撑电容和三相逆变器；所述三相逆变器用于将所述不控整流单元输出的直流电逆变为三相工频交流电，输出给所述输出滤波单元；所述低压直流支撑电容用于稳定所述三相逆变器的输入电压。进一步地，在一实施例中，所述输出滤波单元包括三相交流电感和三相交流电容，用于对所述三相逆变器输出的三相工频交流电进行滤波。进一步地，在一实施例中，所述对外输出控制单元包括三相输出接触器和库用电预充电电路；所述三相输出接触器连接所述输出滤波单元，用于在正常运行工况下控制辅助变流器的负载的接通或断开；所述库用电预充电电路用于在外接库用电工况时，通过所述三相逆变器的反并联二极管对所述低压直流支撑电容进行预充电，预充电完成后闭合所述三相输出接触器，为充电机供电。进一步地，在一实施例中，当供电制式为1500V时，所述两个预充电电阻串联，对所述直流支撑电容进行预充电；所述前级升压单元的两个boost升压模块串联，且所述每一boost升压模块连接一中频隔离DC/DC变流器。进一步地，在一实施例中，当供电制式为750V时，所述两个预充电电阻并联，对所述直流支撑电容进行预充电；所述前级升压单元的两个boost升压模块并联，且所述每一boost升压模块连接一中频隔离DC/DC变流器。为了达到上述目的，本专利技术实施例还提供一种对如上述的辅助变流器的控制方法，包括：以低压直流母线电压为稳定对象，其给定值减去实际值的差值，输入给第一调节器，调节器的输出作为第一前级升压单元和第二前级升压单元的输出电压之和的给定值；所述第一前级升压单元和第二前级升压单元的输出电压之和的给定值减去实际值的差值输入给第二调节器，所述第二调节器的输出作为前级升压单元输入电流的给定值；所述前级升压单元输入电流的给定值减去实际值的差值，输入给第三调节器，所述第三调节器的输出作为所述前级升压单元占空比的给定值；第一前级升压单元和第二前级升压单元的输出电压平均值减去所述第一前级升压单元的输出电压的差，输入给第四调节器，经过限幅后，输出为占空比修正值；所述前级升压单元占空比的给定值减去所述占空比修正值得到所述第一前级升压单元的占空比；所述前级升压单元占空比的给定值加上所述占空比修正值得到所述第二前级升压单元的占空比。为了达到上述目的，本专利技术实施例还提供一种对如上述的辅助变流器的控制方法，包括：以低压直流母线电压为稳定对象，其给定值减去实际值的差值，输入给第一调节器，作为前级升压单元输出电压给定值；第一前级升压单元和第二前级升压单元的输入电流平均值减去所述第一前级升压单元输入电流的差，输入给第二调节器，经过限幅后，输出为前级升压单元输出电压修正值；所述前级升压单元输出电压给定值加上所述前级升压单元输出电压修正值，得到所述第一前级升压单元输出电压给定值；所述前级升压单元输出电压给定值减去所述前级升压单元输出电压修正值，得到所述第二前级升压单元输出电压给定值；所述第一前级升压单元输出电压给定值减去实际值的差值，输入给第三调节器，所述第三调节器的输出作为所述第一前级升压单元输入电流的给定值；所述第二前级升压单元输出电压给定值减去实际值的差值，输入给第四调节器，所述第四调节器的输出作为所述第二前级升压单元输入电流的给定值；所述第一前级升压单元输入电流的给定值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种辅助变流器，其特征在于，包括输入开关与预充电单元、输入滤波单元、前级升压单元、中频隔离DC/DC变流器、三相逆变单元、输出滤波单元以及对外输出控制单元；所述输入开关与预充电单元连接高压直流母线，用于对直流支撑电容进行预充电；所述输入开关与预充电单元包含两个预充电电阻，所述两个预充电电阻串联或者并联；所述输入滤波单元，连接所述输入开关与预充电单元，用于滤除直流输入的谐波和共模干扰；所述前级升压单元连接所述输入滤波单元，用于输出期望的直流电压；所述前级升压单元包括两路boost升压模块，所述两路boost升压模块串联或者并联；所述中频隔离DC/DC变流器为两个，分别连接所述两路boost升压模块，用于分别对所述两路boost升压模块输出的直流电压进行中频逆变，生成中频的方波电压，并对所述中频的方波电压进行隔离变压后整流为中间直流电压，两个中频隔离DC/DC变流器输出的中间直流电压并联后输入所述三相逆变单元；所述三相逆变单元连接所述两个中频隔离DC/DC变流器，用于将并联后的中间直流电压逆变为三相工频交流电；所述输出滤波单元连接所述三相逆变单元，用于对所述三相工频交流电进行滤波；所述对外输出控制单元连接所述输出滤波单元，用于控制并将所述滤波后的三相工频交流电输出给外部负载。...

【技术特征摘要】
1.一种辅助变流器，其特征在于，包括输入开关与预充电单元、输入滤波单元、前级升压单元、中频隔离DC/DC变流器、三相逆变单元、输出滤波单元以及对外输出控制单元；所述输入开关与预充电单元连接高压直流母线，用于对直流支撑电容进行预充电；所述输入开关与预充电单元包含两个预充电电阻，所述两个预充电电阻串联或者并联；所述输入滤波单元，连接所述输入开关与预充电单元，用于滤除直流输入的谐波和共模干扰；所述前级升压单元连接所述输入滤波单元，用于输出期望的直流电压；所述前级升压单元包括两路boost升压模块，所述两路boost升压模块串联或者并联；所述中频隔离DC/DC变流器为两个，分别连接所述两路boost升压模块，用于分别对所述两路boost升压模块输出的直流电压进行中频逆变，生成中频的方波电压，并对所述中频的方波电压进行隔离变压后整流为中间直流电压，两个中频隔离DC/DC变流器输出的中间直流电压并联后输入所述三相逆变单元；所述三相逆变单元连接所述两个中频隔离DC/DC变流器，用于将并联后的中间直流电压逆变为三相工频交流电；所述输出滤波单元连接所述三相逆变单元，用于对所述三相工频交流电进行滤波；所述对外输出控制单元连接所述输出滤波单元，用于控制并将所述滤波后的三相工频交流电输出给外部负载。2.根据权利要求1所述的辅助变流器，其特征在于，所述输入开关与预充电单元包括主接触器、旁路开关和所述两个预充电电阻；所述主接触器用于接通或断开所述高压直流母线上的高压，所述两个预充电电阻用于对直流支撑电容进行预充电，所述旁路开关与所述两个预充电电阻进行并联，用于在预充电完成后旁路所述两个预充电电阻。3.根据权利要求1所述的辅助变流器，其特征在于，所述输入滤波单元包括正负直流母线滤波电感、正负母线间并联的RC串联支路，并通过复用所述前级升压单元中的升压功能电感，形成LCL滤波器。4.根据权利要求1所述的辅助变流器，其特征在于，所述前级升压单元包括所述两路boost升压模块，所述每一路boost升压模块由升压功能电感、二极管、IGBT和直流电容构成，用于维持输出期望的直流电压。5.根据权利要求4所述的辅助变流器，其特征在于，所述每一中频隔离DC/DC变流器包括一LLC中频逆变单元和一不控整流单元；所述LLC中频逆变单元包括单相逆变单元、谐振电容器组和中频变压器；所述单相逆变单元与所述boost升压模块相连，用于对所述boost升压模块输出的直流电压进行中频逆变，生成中频的方波电压；所述谐振电容器组与所述中频变压器原边漏感和激磁电感组成LLC串联谐振回路，所述中频变压器对所述中频的方波电压进行变压处理，并实现电气隔离；所述不控整流单元包括二极管整流桥和电容器组；所述二极管整流桥输入与所述中频变压器副边相连，输出与所述三相逆变单元相连，用于将所述中频变压器副边的方波电压整流为所述中间直流电压；所述电容器组与所述二极管整流桥的输出并联，用于消除线路杂散参数对LLC控制的影响。6.根据权利要求1所述的辅助变流器，其特征在于，所述三相逆变单元包括低压直流支撑电容和三相逆变器；所述三相逆变器用于将所述不控整流单元输出的直流电逆变为三相工频交流电，输出给所述输出滤波单元；所述低压直流支撑电容用于稳定所述三相逆变器的输入电压。7.根据权利要求6所述的辅助变流器，其特征在于，所述输出滤波单元包...

【专利技术属性】
技术研发人员：马颖涛，董侃，刘东辉，杨二林，李玉山，王骁，刘伟志，姚文革，左鹏，李水昌，齐鹏宇，王营，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院，北京纵横机电技术开发公司，中国铁道科学研究院机车车辆研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11