交直变换器及控制系统技术方案

本申请提供的一种交直变换器及控制系统，其中，所述交直变换器包括：三个交直变换子模块，每个交直变换子模块包括：滤波单元、开关及电容单元、变压及整流单元，其中，所述滤波单元的输入端用于与三相电源的任意两相连接，所述滤波单元的输出端与所述开关及电容单元的输入端连接，所述开关及电容单元的输出端与所述变压及整流单元的输入端连接，所述变压及整流单元的正极输出端与所述交直变换器的正极输出端子连接，所述变压及整流单元的负极输出端与所述交直变换器的负极输出端子连接，能够实现直流与交流隔离的同时，兼顾电流整形。兼顾电流整形。兼顾电流整形。

AC-DC converter and control system

【技术实现步骤摘要】
交直变换器及控制系统


[0001]本申请涉及交直变换器
，特别地涉及一种交直变换器及控制系统。

技术介绍

[0002]交直变换器广泛应用于轨道交通等工业领域，将交流转换为直流从而为直流用电设备供电。为了交直变换器与其他交流用电设备之间的兼容性并提高交流供电源的容量利用率，通常希望滤波使交直变换器的输入电流呈正弦。出于用电设备安全和人身安全，交直变换器不同电压等级之间通常需要进行电气隔离。
[0003]图1为相关技术中提供的一种交直变换器的结构示意图，如图1所示，相关技术中前级AC/DC采用大容量低通滤波来改善输入电流，后级采用DC/DC实现隔离。但是，相关技术提供的交直变化器存在以下缺点：两级变换使得现有AC/DC隔离变换，变换级数多，前级滤波效果不佳、且交直变换器笨重。

技术实现思路

[0004]针对上述相关技术中的问题本申请提供一种交直变换器及控制系统。
[0005]本申请提供了一种控制方法，包括：三个交直变换子模块，每个交直变换子模块包括：滤波单元、开关及电容单元、变压及整流单元，其中，所述滤波单元的输入端用于与所述三相电源中的任意两相连接，所述滤波单元的输出端与所述开关及电容单元的输入端连接，所述开关及电容单元的输出端与所述变压及整流单元的输入端连接，所述变压及整流单元的正极输出端所述交直变换器的正极输出端子连接，所述变压及整流单元的负极输出端与所述交直变换器的负极输出端子连接。
[0006]在一些实施例中，所述开关及电容单元的输入端包括：第一输入端和第二输入端，所述滤波单元包括：第一交流电感、第二交流电感和交流电容，所述第一交流电感的输入端与任意两相中的一相连接，所述第一交流电感的输出端与所述第二交流电感的输入端、所述交流电容的一端连接，所述第二交流电感的输出端与所述第一输入端连接，所述交流电容的另一端与所述任意两相中的另一相、所述第二输入端连接。
[0007]在一些实施例中，所述所述开关及电容单元的输入端包括：第一输入端和第二输入端，所述滤波单元包括：第一交流电感、第二交流电感和交流电容，所述第一交流电感的输入端与任意两相中的一相连接，所述第一交流电感的输出端与所述第二交流电感的输入端、所述交流电容的一端连接，所述第二交流电感的输出端与所述第二输入端连接，所述交流电容的另一端与任意两相中的另一相、所述第一输入端连接。
[0008]在一些实施例中，所述变压及整流单元包括：第三输入端和第四输入端，所述开关及电容单元包括：第一整流二极管、第二整流二极管、第一全控型半导体开关、第二全控型半导体开关、第一开关电容、第二开关电容，所述第一整流二极管的正极与第二二极管开关的负极、所述第二输入端连接，所述第一整流二极管的负极与第一全控型半导体开关的一端、第一开关电容的一端连接，所述第二整流二极管的正极与第二全控型半导体开关的一
端、第二开关电容的一端连接，所述第一全控型半导体开关的另一端与所述第一输入端、所述第二全控型半导体开关的另一端、所述第三输入端连接，所述第一开关电容的另一端与所述第二开关电容的另一端、所述第四输入端连接。
[0009]在一些实施例中，所述变压及整流单元包括：第三输入端和第四输入端，所述开关及电容单元包括：第一整流二极管、第二整流二极管、第一全控型半导体开关、第二全控型半导体开关、第一开关电容、第二开关电容，所述第一整流二极管的正极与第二整流二极管的负极、所述第一输入端连接，所述第一整流二极管的负极与第一全控型半导体开关的一端、第一开关电容的一端连接，所述第二整流二极管的正极与第二全控型半导体开关的一端、所述第二开关电容的一端连接，所述第一全控型半导体开关的另一端与所述第二输入端、所述第二全控型半导体开关的另一端、所述第三输入端连接，所述第一开关电容的另一端与所述第二开关电容的另一端、所述第四输入端连接。
[0010]在一些实施例中，所述变压及整流单元还包括：高频变压器、第三整流二极管、第四整流二极管和直流电容，所述高频变压器包括：第一线圈、第二线圈和第三线圈，其中，所述第一线圈的两个引脚分别与所述第三输入端和所述第四输入端连接，所述第二线圈和所述第三线圈共用第二引脚，所述第二线圈的第一引脚与所述第三整流二极管的正极连接，所述第三整流二极管的负极与所述直流电容的一端、所述第四整流二极管的负极、正极输出端子连接，所述第三线圈的第三引脚与所述第四整流二极管的正极连接，所述第二引脚与所述直流电容的另一端、所述负极输出端子连接。
[0011]在一些实施例中，所述变压及整流单元还包括：高频变压器、第三整流二极管、第四整流二极管、第五整流二极管、第六整流二极管、直流电容，所述高频变压器包括：第一线圈和第二线圈，所述第一线圈的两个引脚分别与所述第三输入端和所述第四输入端连接，所述第三整流二极管的正极与所述第二线圈的第一引脚、第四整流二极管的负极连接，所述第三整流二极管的负极与所述第五整流二极管的负极、直流电容的一端、正极输出端子连接，所述第四整流二极管的正极与第六整流二极管的正极、直流电容的另一端、所述负极输出端子连接，所述第五整流二极管的正极与所述第六整流二极管的负极、所述第二线圈的第二引脚连接。
[0012]本申请实施例提供一种控制系统，包括：上述任一项所述的交直变换器，控制单元，其中，所述控制单元用于从各个交直变换子模块和交直变换器的输出端采集电信号，并基于所述电信号生成各个交直变换子模块对应的驱动信号驱动，并将各个交直变换子模块对应的驱动信号驱动发送给各个交直变换子模块，其中，任意两个交直变换子模块对应的驱动信号之间具有120
°
相位差，且频率相等。
[0013]在一些实施例中，所述电信号包括：电压信号和电流信号，所述控制单元包括：
[0014]3个脉冲生成电路、比例积分运算电路，其中，比例积分运算电路与交直变换器的输出端连接，所述比例积分运算电路用于采集所述交直变换器输出的第一电压信号，并将所述第一压电信号进行模数转换得到第二电压信号，将所述第二电压信号与设定值进行加法运算得到第一运算结果，并将所述第一运算结果进行比例积分运算得到第二运算结果，每个脉冲生成电路分别与对应的交直变换子模块连接，每个脉冲生成电路用于从各个交直变换子模块采集第二电压信号和第一电流信号，并将第二电压信号进行模数转换得到第三电压信号，将所述第一电流信号进行模数转换得到第二电流信号，并将所述第三电压信号
与所述第二运算结果进行乘法运算得到第三运算结果，将所述第三运算结果与第二电流信号进行加法运算后再进行比例积分运算得到第四运算结果，基于第四运算结果生成脉冲信号，并基于脉冲信号得到各个交直变换子模块的驱动信号。
[0015]在一些实施例中，所述比例积分运算电路包括：第一传感器、第一模数转换器、第一乘法器和第一比例积分运算器，所述第一传感器与所述交直变换器的输出端连接，所述第一传感器与所述第一模数转换器、第一乘法器和第一比例积分运算器依次串联，所述第一比例积分运算器与各个脉冲生成电路连接。
[0016]在一些实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种交直变换器，其特征在于，包括：三个交直变换子模块，每个交直变换子模块包括：滤波单元、开关及电容单元、变压及整流单元，其中，所述滤波单元的输入端用于与三相电源的任意两相连接，所述滤波单元的输出端与所述开关及电容单元的输入端连接，所述开关及电容单元的输出端与所述变压及整流单元的输入端连接，所述变压及整流单元的正极输出端与所述交直变换器的正极输出端子连接，所述变压及整流单元的负极输出端与所述交直变换器的负极输出端子连接。2.根据权利要求1所述的交直变换器，其特征在于，所述开关及电容单元的输入端包括：第一输入端和第二输入端，所述滤波单元包括：第一交流电感、第二交流电感和交流电容，所述第一交流电感的输入端与任意两相中的一相连接，所述第一交流电感的输出端与所述第二交流电感的输入端、所述交流电容的一端连接，所述第二交流电感的输出端与所述第一输入端连接，所述交流电容的另一端与任意两相中的另一相、所述第二输入端连接。3.根据权利要求1所述的交直变换器，其特征在于，所述所述开关及电容单元的输入端包括：第一输入端和第二输入端，所述滤波单元包括：第一交流电感、第二交流电感和交流电容，所述第一交流电感的输入端与任意两相中的一相连接，所述第一交流电感的输出端与所述第二交流电感的输入端、所述交流电容的一端连接，所述第二交流电感的输出端与所述第二输入端连接，所述交流电容的另一端与任意两相中的另一相、所述第一输入端连接。4.根据权利要求2或3所述的交直变换器，其特征在于，所述变压及整流单元包括：第三输入端和第四输入端，所述开关及电容单元包括：第一整流二极管、第二整流二极管、第一全控型半导体开关、第二全控型半导体开关、第一开关电容、第二开关电容，所述第一整流二极管的正极与第二二极管开关的负极、所述第二输入端连接，所述第一整流二极管的负极与第一全控型半导体开关的一端、第一开关电容的一端连接，所述第二整流二极管的正极与第二全控型半导体开关的一端、第二开关电容的一端连接，所述第一全控型半导体开关的另一端与所述第一输入端、所述第二全控型半导体开关的另一端、所述第三输入端连接，所述第一开关电容的另一端与所述第二开关电容的另一端、所述第四输入端连接。5.根据权利要求2或3所述的交直变换器，其特征在于，所述变压及整流单元包括：第三输入端和第四输入端，所述开关及电容单元包括：第一整流二极管、第二整流二极管、第一全控型半导体开关、第二全控型半导体开关、第一开关电容、第二开关电容，所述第一整流二极管的正极与第二整流二极管的负极、所述第一输入端连接，所述第一整流二极管的负极与第一全控型半导体开关的一端、第一开关电容的一端连接，所述第二整流二极管的正极与第二全控型半导体开关的一端、所述第二开关电容的一端连接，所述第一全控型半导体开关的另一端与所述第二输入端、所述第二全控型半导体开关的另一端、所述第三输入端连接，所述第一开关电容的另一端与所述第二开关电容的另一端、所述第四输入端连接。6.根据权利要求4任一项所述的交直变换器，其特征在于，所述变压及整流单元还包括：高频变压器、第三整流二极管、第四整流二极管和直流电容，所述高频变压器包括：第一线圈、第二线圈和第三线圈，其中，所述第一线圈的两个引脚分别与所述第三输入端和所述第四输入端连接，所述第二线圈和所述第三线圈共用第二引脚，所述第二线圈的第一引脚与所述第三整流二极管的正极连接，所述第三整流二极管的负极与所述直流电容的一端、所述第四整流二极管的负极、正极输出端子连接，所述第三线...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹金洲，张小勇，周峰武，罗盼，
申请(专利权)人：株洲中车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：