一种动车组电源及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种动车组电源及其控制方法，该电源包括直流电源V

【技术实现步骤摘要】
一种动车组电源及其控制方法


[0001]本专利技术涉及电源供电
，特别是涉及一种动车组电源及其控制方法。

技术介绍

[0002]传统动车组电源采用降压逆变电源，如单相全桥逆变器等，应用到高铁上时，由于高铁充电机提供额定电压为110V，将其逆变至220V通常前级需安装boost变换器升压，导致两级结构复杂、效率降低。此外，传统动车组电源输入和输出电势差高频变化，共模干扰大，需要额外安装共模滤波器，否则影响用电设备正常使用，严重时危害列车运行安全。针对于上述问题，2017年秦岭副教授及其团队在卓越期刊中国电机工程学报上发表论文“基于单极倍频SPWM调制的单相Buck
‑
Boost集成式升压逆变器研究”，2018年Parthasarathi Sensarma教授团队在国际期刊IEEE Transaction on Power Electronics发表论文“New Switching Strategy for Single
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Mode Operation of a Single
‑
Stage Buck
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Boost Inverter”分别提出单级具有升降压能力的逆变器及其控制方案。然而，上述升压逆变器均为两电平输出，波形质量差，谐波含量大，所需滤波器体积大，所需成本增加。因此，研究新一代动车组电源具有重要工程意义。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种动车组电源及其控制方法，能够实现单级升压逆变和多电平输出，其输入和输出电势差不呈高频变化，具有效率高、共模干扰小、滤波器体积小、成本低的特点。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]本专利技术提出一种动车组电源，包括：直流电源V
dc
、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、开关管S1、开关管S2、开关管S3、开关管S4、开关管S5、二极管d1、二极管d2、滤波器LC和负载电阻R；其中，
[0006]所述直流电源V
dc
的正极分别接所述电容C1的正极、开关管S1的集电极和二极管d1的正极，所述直流电源V
dc
的负极分别接所述电容C2的负极、开关管S2的发射极和二极管d2的负极，所述电容C1的负极分别接所述电容C2的正极和开关管S5的一端，所述开关管S1的发射极接所述开关管S2的集电极；
[0007]所述二极管d1的负极分别接所述电容C3的正极和开关管S3的集电极，所述二极管d2的正极分别接所述电容C4的负极和开关管S4的发射极，所述电容C3的负极接所述电容C4的正极，所述开关管S3的发射极接所述开关管S4的集电极；
[0008]所述滤波器LC的输入端分别接所述开关管S3的发射极和开关管S4的集电极，所述滤波器LC的输出端经所述负载电阻R分别接所述电容C1的负极、电容C2的正极和开关管S5的一端，所述开关管S5的另一端分别接所述开关管S1的发射极、开关管S2的集电极、电容C3的负极和电容C4的正极；
[0009]所述开关管S1的基极输入第一驱动信号，所述开关管S2的基极输入第二驱动信号，
所述开关管S3的基极输入第三驱动信号，所述开关管S4的基极输入第四驱动信号，所述开关管S5输入第五驱动信号。
[0010]可选的，所述开关管S1、开关管S2、开关管S3和开关管S4为全控型开关管，所述开关管S5为双向开关管。
[0011]可选的，所述开关管S1、开关管S2、开关管S3和开关管S4采用IGBT或MOSFET。
[0012]可选的，所述开关管S5由两个全控型开关管反向串联且基极连接组合而成。
[0013]本专利技术还提出一种动车组电源控制方法，应用于上述动车组电源，包括以下步骤：
[0014]101)设定所述动车组电源的六种工作模式：
[0015]第一工作模式：所述第一驱动信号和第三驱动信号均是高电平，所述第二驱动信号、第四驱动信号和第五驱动信号均是低电平，此时所述开关管S1和开关管S3均处于导通状态，所述开关管S2、开关管S4和开关管S5均处于关断状态；
[0016]第二工作模式：所述第三驱动信号和第五驱动信号均是高电平，所述第一驱动信号、第二驱动信号和第四驱动信号均是低电平，此时所述开关管S3和开关管S5均处于导通状态，所述开关管S1、开关管S2和开关管S4均处于关断状态；
[0017]第三工作模式：所述第二驱动信号和第三驱动信号均是高电平，所述第一驱动信号、第四驱动信号和第五驱动信号均是低电平，此时所述开关管S2和开关管S3均处于导通状态，所述开关管S1、开关管S4和开关管S5均处于关断状态；
[0018]第四工作模式：所述第一驱动信号和第四驱动信号均是高电平，所述第二驱动信号、第三驱动信号和第五驱动信号均是低电平，此时所述开关管S1和开关管S4均处于导通状态，所述开关管S2、开关管S3和开关管S5均处于关断状态；
[0019]第五工作模式：所述第四驱动信号和第五驱动信号均是高电平，所述第一驱动信号、第二驱动信号和第三驱动信号均是低电平，此时所述开关管S4和开关管S5均处于导通状态，所述开关管S1、开关管S2和开关管S3均处于关断状态；
[0020]第六工作模式：所述第二驱动信号和第四驱动信号均是高电平，所述第一驱动信号、第三驱动信号和第五驱动信号均是低电平，此时所述开关管S2和开关管S4均处于导通状态，所述开关管S1、开关管S3和开关管S5均处于关断状态；
[0021]102)获取第一驱动信号、第二驱动信号、第三驱动信号、第四驱动信号和第五驱动信号；
[0022]103)将第一驱动信号、第二驱动信号、第三驱动信号、第四驱动信号和第五驱动信号分别连接到开关管S1的基极、开关管S2的基极、开关管S3的基极、开关管S4的基极和开关管S5的基极；
[0023]104)动车组电源根据开关管S1的第一驱动信号、开关管S2的第二驱动信号、开关管S3的第三驱动信号、开关管S4的第四驱动信号和开关管S5的第五驱动信号在每个开关周期内依次经历第一工作模式、第二工作模式、第三工作模式、第四工作模式、第五工作模式和第六工作模式；
[0024]105)重复步骤104；
[0025]106)得到目标交流电。
[0026]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供的动车组电源及其控制方法，该电源包括直流电源、四个电容、五个开关管、两个二极管、一个LC滤
波器和一个负载电阻，电路结构简单；通过控制五个开关就能够实现单级升压逆变和多电平输出，控制简单；其输入和输出电势差不呈高频变化，效率高、共模干扰小、波形质量好；减小滤波器和DC/DC升压电路的体积，从而节约成本。
附图说明
[0027]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，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种动车组电源，其特征在于，包括：直流电源V
dc
、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、开关管S1、开关管S2、开关管S3、开关管S4、开关管S5、二极管d1、二极管d2、滤波器LC和负载电阻R；其中，所述直流电源V
dc
的正极分别接所述电容C1的正极、开关管S1的集电极和二极管d1的正极，所述直流电源V
dc
的负极分别接所述电容C2的负极、开关管S2的发射极和二极管d2的负极，所述电容C1的负极分别接所述电容C2的正极和开关管S5的一端，所述开关管S1的发射极接所述开关管S2的集电极；所述二极管d1的负极分别接所述电容C3的正极和开关管S3的集电极，所述二极管d2的正极分别接所述电容C4的负极和开关管S4的发射极，所述电容C3的负极接所述电容C4的正极，所述开关管S3的发射极接所述开关管S4的集电极；所述滤波器LC的输入端分别接所述开关管S3的发射极和开关管S4的集电极，所述滤波器LC的输出端经所述负载电阻R分别接所述电容C1的负极、电容C2的正极和开关管S5的一端，所述开关管S5的另一端分别接所述开关管S1的发射极、开关管S2的集电极、电容C3的负极和电容C4的正极；所述开关管S1的基极输入第一驱动信号，所述开关管S2的基极输入第二驱动信号，所述开关管S3的基极输入第三驱动信号，所述开关管S4的基极输入第四驱动信号，所述开关管S5输入第五驱动信号。2.根据权利要求1所述的动车组电源，其特征在于，所述开关管S1、开关管S2、开关管S3和开关管S4为全控型开关管，所述开关管S5为双向开关管。3.根据权利要求2所述的动车组电源，其特征在于，所述开关管S1、开关管S2、开关管S3和开关管S4采用IGBT或MOSFET。4.根据权利要求2所述的动车组电源，其特征在于，所述开关管S5由两个全控型开关管反向串联且基极连接组合而成。5.一种动车组电源控制方法，应用于权利要求1
‑
4中任一所述的动车组电源，其特征在于，包括以下步骤：101)设定所述动车组电源的六种工作模式：第一工作模式：所述第一驱动信号和...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱立秋，郭小强，温月华，张寅，王玲，戴丽，刘辉，武海强，陈龙，
申请(专利权)人：河北鹏远光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：