变流装置、控制方法、无线电能传输系统和轨道车辆制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种变流装置、控制方法、无线电能传输系统和轨道车辆。一种变流装置，包括不控整流电路、升压电路和控制电路；不控整流电路用于将输入的交流电压转换为直流电压；升压电路与不控整流电路连接，升压电路包括第一升压斩波电路与第二升压斩波电路，第一升压斩波电路与第二升压斩波电路交错并联，第一升压斩波电路或第二升压斩波电路的电流为第一电流，升压电路对直流电压进行升压，得到第一电压；控制电路根据升压电路的第一电流和设定电压，调节第一电压，以使得第一电压稳定。本发明专利技术的技术方案可以有效减小变流装置的体积，降低功率器件损耗及发热。低功率器件损耗及发热。低功率器件损耗及发热。

【技术实现步骤摘要】
变流装置、控制方法、无线电能传输系统和轨道车辆


[0001]本专利技术涉及无线电能传输
，具体而言，涉及一种变流装置、控制方法、无线电能传输系统和轨道车辆。

技术介绍

[0002]在轨道交通无线电能传输系统中，车载变流装置是重要的组成部分，现有技术中，车载变流装置一般由补偿装置、整流装置、DC
‑
DC(直流
‑
直流)装置等组成的。其工作原理为：以无线电能传输系统中接收线圈上的高频感应电压为输入电压，通为整流装置转换为直流电压，再由DC
‑
DC装置升压为车载供电系统母线电压，为列车内部系统提供电能。车载变流装置是轨道交通无线电能传输系统中最重要的装置之一。
[0003]然而，由于轨道交通列车供电系统的高功率需求，以及无线电能传输系统中车载变流器输入电压、负载呈动态变化，现有车载变流装置在输入电流大的情况下，存在功率器件选型困难、主电路器件损耗大、储能器件体积大的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在解决上述技术问题的至少之一。
[0005]为此，本专利技术的第一目的在于提供一种变流装置。
[0006]本专利技术的第二目的在于提供一种变流装置的控制方法。
[0007]本专利技术的第三目的在于提供一种无线电能传输系统。
[0008]本专利技术的第四目的在于提供一种轨道车辆。
[0009]为实现本专利技术的第一目的，本专利技术的技术方案提供了一种变流装置，包括：不控整流电路、升压电路和控制电路；不控整流电路用于将输入的交流电压转换为直流电压；升压电路与不控整流电路连接，升压电路包括第一升压斩波电路与第二升压斩波电路，第一升压斩波电路与第二升压斩波电路交错并联，第一升压斩波电路或第二升压斩波电路的电流为第一电流，升压电路对直流电压进行升压，得到第一电压；控制电路根据升压电路的第一电流和设定电压，调节第一电压，以使得第一电压稳定。
[0010]本技术方案中，采用不控整流电路作为前级整流装置，采用第一升压斩波电路与第二升压斩波电路交错并联的升压电路作为后级升压装置，可以有效减小变流装置的体积，降低功率器件损耗及发热。
[0011]另外，本专利技术提供的技术方案还可以具有如下附加技术特征：
[0012]上述技术方案中，不控整流电路包括第一支路和第二支路，第一支路包括两个二极管，第二支路包括两个二极管，第一支路与第二支路并联，第一支路中的两个二极管的中间连接交流电压的第一相，第二支路中的两个二极管的中间连接交流电压的第二相。
[0013]本技术方案中，不控整流电路作为前级整流装置，电路结构简单，损耗低。
[0014]上述任一技术方案中，不控整流电路包括：第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管；第二二极管的阴极与第一二极管的阳极连接，第二二极管与第一二极管串
联，形成第一支路；第四二极管的阴极与第三二极管的阳极连接，第四二极管与第三二极管串联，形成第二支路；其中，第一二极管的阳极连接交流电压的第一相，第三二极管的阳极连接交流电压的第二相，第一二极管的阴极与第三二极管的阴极连接，第一支路与第二支路并联。
[0015]本技术方案中，不控整流电路电路结构简单，损耗低，可以有效减少变流装置的体积。
[0016]上述任一技术方案中，升压电路包括第一升压斩波电路、第二升压斩波电路、第一稳压部件和第二稳压部件，第一升压斩波电路包括第一开关器件、第一电感和第一换流部件，通过第一开关器件控制第一换流部件接入或断开，第一换流部件实现第一升压斩波电路换流；第二升压斩波电路包括第二开关器件、第二电感和第二换流部件，通过第二开关器件控制第二换流部件接入或断开，第二换流部件实现第二升压斩波电路换流，第一升压斩波电路与第二升压斩波电路并联；第一稳压部件连接第一升压斩波电路和第二升压斩波电路的输入端，第一稳压部件用于对不控整流电路输出的直流电压进行稳压，第二稳压部件连接第一升压斩波电路和第二升压斩波电路的输出端，第二稳压部件用于对升压电路输出的第一电压进行稳压。
[0017]本技术方案中第一升压斩波电路和第二升压斩波电路进行分流，单个开关器件流过的电流变小，降低了开关器件的损耗，减少了功率器件的发热，进而延长变流装置的使用寿命。
[0018]上述任一技术方案中，升压电路包括：第一电容、第一开关器件、第一电感、第二电容、第五二极管、第二电感、第六二极管和第二开关器件；第一电容与不控整流电路并联；第一开关器件与第一电容并联；第一电感串联于第一电容与第一开关器件之间，第一电感连接第一开关器件的漏极；第二电容与第一开关器件并联；第五二极管串联于第二电容与第一开关器件之间，第一开关器件的漏极与第五二极管的阳极连接，第五二极管与第一电感串联，形成第三支路；第六二极管的阳极与第二电感连接，第六二极管与第二电感串联，形成第四支路，第四支路与第三支路并联；第二开关器件的漏极与第六二极管的阳极连接，第二开关器件的源极连接第一开关器件的源极；其中，第一电容、第一电感、第一开关器件、第五二极管和第二电容形成第一升压斩波电路，第一电容、第二电感、第二开关器件、第六二极管和第二电容形成第二升压斩波电路。
[0019]本技术方案降低电感以及电容的体积大小，进而减小了变流装置的整体体积，提高了车载变流器的适用性。
[0020]上述任一技术方案中，升压电路还包括：电压传感器和电流传感器；电压传感器与第二电容并联，测量第一电压；电流传感器串联第一电感或第二电感，电流传感器测量第一电流。
[0021]本技术方案通过设置电压传感器和电流传感器，及时准确获取升压电路的第一电压和第一电流。
[0022]上述任一技术方案中，第一电容的取值满足：
[0023][0024]其中，C0表示第一电容的取值，P
o_max
表示变流装置的最大输出功率，r
v
表示直流电
压的纹波率，η表示变流装置的效率，f0表示输入交流电压频率，V
in
表示直流电压的峰值，V
th
‑
diode
表示第一二极管的导通压降。
[0025]第二电容的取值满足：
[0026][0027]其中，C1表示第二电容的取值，I
o_max
表示变流装置的最大输出电流，D表示变流装置的开关占空比额定值，Δu表示第一电压的纹波，f表示变流装置的开关频率额定值。
[0028]第一电感或第二电感的取值满足：
[0029][0030]其中，L表示第一电感的取值或第二电感的取值，V
in
表示第一电感的取值或第二电感的取值，I
L
表示第一电感电流与第二电感电流之和。
[0031]本技术方案给出了第一电容、第二电容、第一电感和第二电感的取值要求，可以根据实际情况对上述参数进行设定，方便变流装置的设计。
[0032]上述任一技术方案中，控制电路包括：电压环控制模块、电流环控制模块、载波模块和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变流装置(100)，其特征在于，包括：不控整流电路(200)，所述不控整流电路(200)用于将输入的交流电压转换为直流电压；升压电路(300)，所述升压电路(300)与所述不控整流电路(200)连接，所述升压电路(300)包括第一升压斩波电路与第二升压斩波电路，所述第一升压斩波电路与所述第二升压斩波电路交错并联，所述第一升压斩波电路或所述第二升压斩波电路的电流为第一电流，所述升压电路(300)对所述直流电压进行升压，得到第一电压；控制电路(500)，所述控制电路(500)根据所述升压电路(300)的所述第一电流和设定电压，调节所述第一电压，以使得所述第一电压稳定。2.根据权利要求1所述的变流装置(100)，其特征在于，所述不控整流电路(200)包括：第一支路(230)，所述第一支路(230)包括两个二极管；第二支路(260)，所述第二支路(260)包括两个二极管；其中，所述第一支路(230)与所述第二支路(260)并联，所述第一支路(230)中的所述两个二极管的中间连接所述交流电压的第一相，所述第二支路(260)中的所述两个二极管的中间连接所述交流电压的第二相。3.根据权利要求1所述的变流装置(100)，其特征在于，所述不控整流电路(200)包括：第一二极管(210)；第二二极管(220)，所述第二二极管(220)的阴极与所述第一二极管(210)的阳极连接，所述第二二极管(220)与所述第一二极管(210)串联，形成第一支路(230)；第三二极管(240)；第四二极管(250)，所述第四二极管(250)的阴极与所述第三二极管(240)的阳极连接，所述第四二极管(250)与所述第三二极管(240)串联，形成第二支路(260)；其中，所述第一二极管(210)的阳极连接所述交流电压的第一相，所述第三二极管(240)的阳极连接所述交流电压的第二相，所述第一二极管(210)的阴极与所述第三二极管(240)的阴极连接，所述第一支路(230)与所述第二支路(260)并联。4.根据权利要求1所述的变流装置(100)，其特征在于，所述升压电路(300)包括：所述第一升压斩波电路，所述第一升压斩波电路包括第一开关器件(320)、第一电感(330)和第一换流部件，通过所述第一开关器件(320)控制所述第一换流部件接入或断开，所述第一换流部件实现所述第一升压斩波电路换流；所述第二升压斩波电路，所述第二升压斩波电路包括第二开关器件(390)、第二电感(370)和第二换流部件，通过所述第二开关器件(390)控制所述第二换流部件接入或断开，所述第二换流部件实现所述第二升压斩波电路换流，所述第一升压斩波电路与所述第二升压斩波电路并联；第一稳压部件，所述第一稳压部件连接所述第一升压斩波电路和所述第二升压斩波电路的输入端，所述第一稳压部件用于对所述不控整流电路(200)输出的所述直流电压进行稳压；第二稳压部件，所述第二稳压部件连接所述第一升压斩波电路和所述第二升压斩波电路的输出端，所述第二稳压部件用于对所述升压电路(300)输出的所述第一电压进行稳压。5.根据权利要求1所述的变流装置(100)，其特征在于，所述升压电路(300)包括：
第一电容(310)，所述第一电容(310)与所述不控整流电路(200)并联；第一开关器件(320)，所述第一开关器件(320)与所述第一电容(310)并联；第一电感(330)，所述第一电感(330)串联于所述第一电容(310)与所述第一开关器件(320)之间，所述第一电感(330)连接所述第一开关器件(320)的漏极；第二电容(340)，所述第二电容(340)与所述第一开关器件(320)并联；第五二极管(350)，所述第五二极管(350)串联于所述第二电容(340)与所述第一开关器件(320)之间，所述第一开关器件(320)的漏极与所述第五二极管(350)的阳极连接，所述第五二极管(350)与所述第一电感(330)串联，形成第三支路(360)；第二电感(370)；第六二极管(380)，所述第六二极管(380)的阳极与所述第二电感(370)连接，所述第六二极管(380)与所述第二电感(370)串联，形成第四支路(420)，所述第四支路(420)与所述第三支路(360)并联；第二开关器件(390)，所述第二开关器件(390)的漏极与所述第六二极管(370)的阳极连接，所述第二开关器件(390)的源极连接所述第一开关器件(320)的源极；其中，所述第一电容(310)、所述第一电感(330)、所述第一开关器件(320)、所述第五二极管(350)和所述第二电容(340)形成所述第一升压斩波电路，所述第一电容(310)、所述第二电感(370)、所述第二开关器件(390)、所述第六二极管(380)和所述第二电容(340)形成所述第二升压斩波电路。6.根据权利要求4所述的变流装置(100)，其特征在于，所述升压电路(300)还包括：电压传感器(400)，所述电压传感器(400)与所述第二电容(340)并联，测量所述第一电压；电流传感器(410)，所述电流传感器(410)串联所述第一电感(330)或所述第二电感(370)，所述电流传感器(410)测量所述第一电流。7.根据权利要求5所述的变流装置(100)，其特征在于，所述第一电容(310)的取值满足：其中，C0表示所述第一电容(310)的取值，P
o_max<...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡华，张艳清，马逊，孙绍哲，曹斌，李晓光，李萍，
申请(专利权)人：中国航天科工飞航技术研究院中国航天海鹰机电技术研究院，
类型：发明
国别省市：