功率转换装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种功率转换装置包括：逆变单元，用于将输入的直流电转换为交流电并输出交流电；整流单元，用于将逆变单元输出的交流电转换为直流电；前级升压单元，用于调整输入逆变单元的直流电的电压值；谐振单元，用于在逆变单元输出的交流电压的激励下进行电压变换和电气隔离；按照前级升压单元、逆变单元、谐振单元和整流单元的顺序进行布置，将前级升压单元、逆变单元和整流单元设置在入风口，谐振单元设置在出风口，使功率转换装置形成U型布局。本申请能够提高辅助变流器的工作频率和工作效率，有效减小体积和重量，提高供电系统的稳定性和安全性；而且结构精简，能够提高集成化水平，便于后期维护及更换。

Power Conversion Device

【技术实现步骤摘要】
功率转换装置
本专利技术涉及轨道交通车载设备
，具体涉及一种功率转换装置。
技术介绍
辅助变流器是轨道车辆供电系统的重要组成部分，承担着除牵引主电路之外的所有辅助设备的供电任务。辅助设备包括：车辆控制系统、照明系统、通风及空调系统、车辆蓄电池等，在这些系统中，有的为列车正常运行提供必要的保障，有的为乘客提供舒适的乘坐环境，因此车辆对辅助设备的供电系统的可靠性有着较高的要求。辅助变流器的隔离方式通常有工频变压器隔离和中频变压器隔离的方式。工频变压器隔离方式是对直流输入电压进行滤波处理后直接进行逆变，逆变得到的输出电压经工频变压器隔离后进行输出，由于工频变压器工作频率较低，使得工频变压器具有较大的体积和重量；中频变压器隔离方式是在逆变器前增加一级具有变压器隔离的中频DC/DC变换装置，先将直流输入升压/降压至期望水平，然后经谐振变换器完成单相逆变、降压隔离和整流工作，后级三相逆变器再将整流后的低压直流进行逆变和输出。中频变压器的工作频率一般在几千赫兹到几十兆赫兹，通过中频变压器隔离的方式将变压器工作频率提升至相对较高的中频区段，大幅减小了辅助设备的体积和重量，还可以通过谐振软开关技术有效降低功率损耗。目前，采用中频变压器隔离技术的辅助变流器，存在集成化程度低、器件之间连接关系复杂的问题，影响了辅助变流器的性能，进而影响供电系统的稳定性和安全性，而且集成化程度较低，还不利于生产、组装及维护维修。
技术实现思路
针对现有技术中的问题，本专利技术提供一种功率转换装置，能够提高辅助变流器的工作频率和工作效率，进而提高供电系统的稳定性和安全性。为解决上述技术问题，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供一种功率转换装置，包括：前级升压单元、逆变单元、谐振单元和整流单元；其中，按照所述前级升压单元、所述逆变单元、所述谐振单元和所述整流单元的顺序进行布置，将所述前级升压单元、所述逆变单元和所述整流单元设置在入风口，所述谐振单元设置在出风口，使功率转换装置形成U型布局；所述逆变单元，用于将输入的直流电转换为交流电并输出交流电；所述整流单元，用于将逆变单元输出的交流电转换为直流电；所述前级升压单元，用于调整输入逆变单元的直流电的电压值；所述谐振单元，用于在逆变单元输出的交流电压的激励下进行电压变换和电气隔离。进一步的，所述逆变单元为功率半导体开关管构成的单相全桥逆变电路或半桥逆变电路。进一步的，所述整流单元为二极管构成的全桥式整流电路。进一步的，所述前级升压单元包括：功率半导体开关管、二极管和支撑电容组；所述功率半导体开关管的集电极和发射极分别与直流电的正极和负极相连接，所述二极管的阳极和阴极分别与所述功率半导体开关管的集电极和所述支撑电容组的一端相连接，所述支撑电容组的另一端与所述功率半导体开关管的发射极相连接；其中，所述支撑电容组的两端分别与所述逆变单元的输入端相连接。进一步的，所述功率半导体开关管的集电极与所述直流电的正极之间设置有检测输入电流的电流传感器；所述直流电的正极和负极之间并联有检测输入电压的电压传感器；所述电压传感器用于检测输入电压并将检测的电压发送至控制器，所述电流传感器用于检测输入电流并将检测的电流发送至控制器，以使控制器根据检测电流和电压的大小通过控制前级升压单元调整输入逆变单元的直流电的电压值。进一步的，所述谐振单元包括：中频变压器、谐振电容器和参数调整器；其中，所述中频变压器的原边与所述逆变单元的输出连接，副边与所述整流单元的输入端相连接；所述谐振电容器和所述参数调整器连接在中频变压器的原边或副边。进一步的，所述谐振电容器和所述参数调整器连接在中频变压器的原边；其中，所述谐振电容器的一端与所述逆变单元的一输出端相连接，另一端与所述参数调整器的一端相连接，所述中频变压器的原边分别与所述参数调整器的另一端和所述逆变单元的另一输出端相连接。进一步的，所述谐振电容器由多个电容并排布置，多个电容的正负极分别通过两个金属排进行并联；其中，所述谐振电容器采用对角出线。进一步的，所述参数调整器包括导线和支撑柱；其中，导线围绕多个支撑柱进行缠绕并形成多边形。进一步的，所述整流单元的输出端设有并联的电压传感器，电压传感器检测整流单元输出的电压，并将检测的电压发送至控制器。进一步的，所述前级升压单元、所述逆变单元、所述谐振单元和所述整流单元均布置于散热基板的安装面，所述前级升压单元、所述逆变单元、所述谐振单元和所述整流单元中的半导体器件与散热基板之间设置有高导热绝缘板。进一步的，所述前级升压单元的输入端通过面板上的功率输入端子连接输入的直流电，所述整流单元的输出端通过面板上的功率输出端子连接输出的直流电；所述功率输入端子和所述功率输出端子在面板上呈斜线式分布。由上述技术方案可知，本专利技术提供的一种功率转换装置，包括：所述逆变单元，用于将输入的直流电转换为交流电并输出交流电；所述整流单元，用于将逆变单元输出的交流电转换为直流电；所述前级升压单元，用于调整输入逆变单元的直流电的电压值；谐振单元，用于在逆变单元输出的交流电压的激励下进行电压变换和电气隔离；其中，所述前级升压单元的输入端连接直流电源，输出端连接所述逆变单元的输入端，所述谐振单元的输入端和输出端分别与所述逆变单元的输出端和所述整流单元的输入端相连接，进而能够提高辅助变流器的工作频率和工作效率，有效减小体积和重量，提高供电系统的稳定性和安全性；而且结构精简，能够提高集成化水平，便于后期维护及更换。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例中的功率转换装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的功率转换装置中逆变单元采用全桥逆变的电路图；图3为本专利技术实施例提供的功率转换装置中逆变单元采用半桥逆变的电路图；图4为本专利技术实施例提供的功率转换装置中整流单元的电路图；图5为本专利技术实施例提供的功率转换装置中前级升压单元的电路图；图6为本专利技术实施例提供的功率转换装置中谐振单元的电路图；图7为本专利技术实施例提供的功率转换装置中谐振电容器组的结构示意图；图8为本专利技术实施例提供的功率转换装置中参数调整器的结构示意图；图9为本专利技术实施例提供的功率转换装置串联的结构示意图；图10为本专利技术实施例提供的功率转换装置并联的结构示意图；图11为本专利技术实施例提供的功率转换装置串联的连线示意图；图12为本专利技术实施例提供的功率转换装置并联的连线示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。考虑到现有的采用中频变压器隔离的辅助变流器存在的集成化程度低、器件之间连接关系复杂的问题，本申请提供一种功率转换装置，包括：所述逆变单元，用于将输入的直流电转换为交流电并输出交流电；所述整流单元，用于将逆变单元输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率转换装置，其特征在于，包括：前级升压单元、逆变单元、谐振单元和整流单元；其中，按照所述前级升压单元、所述逆变单元、所述谐振单元和所述整流单元的顺序进行布置，将所述前级升压单元、所述逆变单元和所述整流单元设置在入风口，所述谐振单元设置在出风口，使功率转换装置形成U型布局；所述逆变单元，用于将输入的直流电转换为交流电并输出交流电；所述整流单元，用于将逆变单元输出的交流电转换为直流电；所述前级升压单元，用于调整输入逆变单元的直流电的电压值；所述谐振单元，用于在逆变单元输出的交流电压的激励下进行电压变换和电气隔离。

【技术特征摘要】
1.一种功率转换装置，其特征在于，包括：前级升压单元、逆变单元、谐振单元和整流单元；其中，按照所述前级升压单元、所述逆变单元、所述谐振单元和所述整流单元的顺序进行布置，将所述前级升压单元、所述逆变单元和所述整流单元设置在入风口，所述谐振单元设置在出风口，使功率转换装置形成U型布局；所述逆变单元，用于将输入的直流电转换为交流电并输出交流电；所述整流单元，用于将逆变单元输出的交流电转换为直流电；所述前级升压单元，用于调整输入逆变单元的直流电的电压值；所述谐振单元，用于在逆变单元输出的交流电压的激励下进行电压变换和电气隔离。2.根据权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于，所述逆变单元为功率半导体开关管构成的单相全桥逆变电路或半桥逆变电路。3.根据权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于，所述整流单元为二极管构成的全桥式整流电路。4.根据权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于，所述前级升压单元包括：功率半导体开关管、二极管和支撑电容组；所述功率半导体开关管的集电极和发射极分别与直流电的正极和负极相连接，所述二极管的阳极和阴极分别与所述功率半导体开关管的集电极和所述支撑电容组的一端相连接，所述支撑电容组的另一端与所述功率半导体开关管的发射极相连接；其中，所述支撑电容组的两端分别与所述逆变单元的输入端相连接。5.根据权利要求4所述的功率转换装置，其特征在于，所述功率半导体开关管的集电极与所述直流电的正极之间设置有检测输入电流的电流传感器；所述直流电的正极和负极之间并联有检测输入电压的电压传感器；所述电压传感器用于检测输入电压并将检测的电压发送至控制器，所述电流传感器用于检测输入电流并将检测的电流发送至控制器，以使控制器根据检测电流和电压的大小通过控制前级升压单元调整...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘阳，马颖涛，董侃，史志富，刘伟志，邱腾飞，宋术全，程建华，杨二林，李水昌，
申请(专利权)人：中国国家铁路集团有限公司，中国铁道科学研究院集团有限公司，北京纵横机电科技有限公司，中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11