新型客车充电器制造技术

一种新型客车充电器，其包括控制系统及充电器主电路，该充电器主电路包括输入电路、输出电路和连接于二者之间的ＤＣ／ＤＣ变换器电路，所述控制系统采用１９６系列单片机８０Ｃ１９６ＫＣ和移相控制集成电路ＵＣ１８７５或ＵＣ２８７５，控制系统与输入电路、ＤＣ／ＤＣ变换器电路及输出电路相连接，所述ＤＣ／ＤＣ变换器电路采用全桥零电压零电流ＰＷＭ软开关高频变换器电路，客车ＤＣ６００Ｖ电源接入输入电路，在控制系统的控制下经过所述零电压零电流开关的全桥ＤＣ／ＤＣ变换器电路转换为ＤＣ１１０Ｖ直流电源，并由所述输出电路输出。本实用新型专利技术解决了ＩＧＢＴ的电流拖尾问题，降低了开关损耗，提高了效率，实现了机组的小型化和高频化。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术是有关于一种客车，尤其是指一种采用DC600V列车供电系统的旅客 列车的充电器。
技术介绍
目前新型25T、25G空调客车供电系统已取消了发电车，采用全列贯通DC600V直流 供电方式。在DC600V供电网下，每辆空调客车供电电源分别配置逆变器箱和充电器箱各一 台，其中充电器箱由8kW的DC/DC充电器和3. 5kVA单相逆变器组成。 新型25T、 25G客车车辆控制系统和部分用电设备采用DC110V供电，其供电电源由 8kWDC/DC充电器提供。DC110V电源系统由每节车辆的8kW的DC/DC充电装置和120Ah镉 镍碱性蓄电池组成，每单节车辆的DC110V电源系统单元通过二极管与全列DC110V干线并 联，构成全列车DC110V供电网。3. 5kVA单相逆变器将DC 110V逆变成AC220V给车上的单 相交流负载使用。 充电器是DC600V客车的关键供电设备，DC600V客车对充电器的控制方式提出较 高的要求，充电器除具有本身相应的保护功能外，还应具有限流恒压充电和温度补偿功能。 通常充电器主电路采用DC/DC全桥变换电路。 DC/DC直流变换器是将一种直流电源转换成另一种或多种直流电能的变换 器。按开关管的开关条件，直流变换器可分为硬开关(Hard switching)和软开关(Soft switching)两种。硬开关直流变换器的开关器件是在承受电压或流过电流的情况下开通或 关断的电路，因此在开通或关断过程中伴随着较大的损耗，即所谓的开关损耗。变换器工作 状态一定时，开关管开通或关断一次的损耗也是一定的，开关过程中由于还存在布线电感 和寄生电容的振荡，因而硬开关直流变换器的开关频率越高，通态和动态损耗越大。软开关 直流变流器的开关过程是通过外加电感和电容的谐振，使开关器件中电流(或两端电压) 按正弦或准正弦规律变化，当电流自然过零时，器件关断；当电压下降至零时，器件导通。开 关器件在零电压或零电流条件下完成导通与关断的过程，可以大幅度提高开关频率，为变 换器的小型化和单位功率的提高创造条件。 根据软开关直流变流器电路拓扑结构的不同，全桥变换器可分为移相控制零电 压(ZVS)开关P丽DC/DC全桥变换器、移相控制零电流(ZCS)开关P丽DC/DC全桥变换器、 移相控制零电压零电流(ZVZCS)开关P丽DC/DC全桥变换器。 目前国内可生产车载8kW DC/DC充电器的厂家有株洲电力机车研究所、南京华士 公司、武汉正远、剑湖等四家。除剑湖采用德国技术，引进模块组装机组外，其他三家充电器 属于早期开发研制的产品，虽都采用DC/DC全桥变换器拓扑，但电路形式和控制方式各不 相同。除一家采用的硬开关控制方式外，其余两家均采用移相零电压ZVS P丽控制方式。 硬开关P丽控制方式实现起来比较容易，控制也比较简单。但开关频率的提高受 到限制。这对机组的小型化和轻量化不利。 采用软开关移相式零电压ZVS P丽控制方式，跟采用硬开关技术比较起来，开关频率较高。但这一控制方式仍存在不足，由于IGBT在关断时存在电流拖尾现象，由此产生较 大的关断损耗。为了减小关断损耗，有必要给IGBT并联一个较大的电容。虽然这样可以减 小IGBT的关断损耗，但也限制了开关频率的提高。
技术实现思路
本技术解决的技术问题是提供一种客车电流充电器，以便于提高开关频率， 减小关断损耗。 本技术的技术解决方案是一种新型客车充电器，其包括控制系统及充电器 主电路，其中，该充电器主电路包括输入电路、输出电路和连接于二者之间的DC/DC变换器 电路，该控制系统分别与输入电路、DC/DC变换器电路及输出电路相连接，所述控制系统包 括控制芯片和移相控制集成电路，控制芯片与外围电路组成该充电器的控制、驱动及保护 电路，移相控制电路将控制信号经驱动电路驱动IGBT，所述DC/DC变换器电路采用全桥零 电压零电流P丽软开关高频变换器电路；客车DC600V电源接入输入电路，在控制系统的控 制下经过所述零电压零电流开关的全桥DC/DC变换器电路转换为DC110V直流电源，并由所 述输出电路输出。 如上所述的新型客车充电器，其中，所述输入电路包括充电电路和输入滤波电路， 所述充电电路包括串联于DC600V电源接入端作为的充电接触器、充电电阻、短路接触器、 快速熔断器和支撑电容，且充电电阻与短路接触器并联后接于充电接触器与快速熔断器 间；所述输入滤波电路包括输入电抗器、前述支撑电容和EMI滤波器。 如上所述的新型客车充电器，其中，所述输入电路还包括放电电路，该放电电路包 括串接的放电接触器和放电电阻。 如上所述的新型客车充电器，其中，所述输入电路还包括连接于输入电路正负母 线间的输入电压传感器，以及用于检测支撑电容电压的中间电压传感器，输入电压传感器 和中间电压传感器的输出端连接到控制板并经80196KC控制芯片判断后，以控制充电接触 器的通断。 如上所述的新型客车充电器，其中，所述DC/DC变换器电路包括四个IGBT功率模块、高频变压器和全波整流电路，其中两个功率模块为超前臂开关管，另外两个为滞后臂开关管，高频变压器原边上串接有谐振电容，高频变压器的副边接全波整流电路。 如上所述的新型客车充电器，其中，所述输出电路包括输出滤波电抗器、滤波电容、EMI滤波器和阻断二极管，前述全波整流电路整流后的高频直流电压通过输出滤波电抗器和滤波电容输出稳定的直流电，再通过阻断二极管输出至本车、全连通干线及/或蓄电池。 如上所述的新型客车充电器，其中，控制芯片为196系列单片机80C196KC，该移相 控制集成电路为UC1875或UC2875型，其输出两组(A-B，C-D) 180°互补且滞后时间可调的 IGBT栅极触发信号，供与所述超前臂开关管和滞后臂开关管。 如上所述的新型客车充电器，其中，所述超前臂开关管关断，电路进入环流状态后 到滞后臂开关管关断的时间间隔大于电流回零时间。 本技术的特点和优点是本技术是唯一采用了零电压零电流(ZVZCS)开 关的全桥DC/DC变换电路的可应用于DC600V列车供电系统的旅客列车上的充电器，其在很大的负载变化范围内使变换器超前臂开关管在零电压下开关，滞后臂开关管在零电流下导 通与关断，解决IGBT的电流拖尾问题，降低了开关损耗，提高了效率，实现了机组的小型化 和高频化。附图说明图1为本技术的客车充电器的系统框图。 图2为本技术的客车充电器主电路原理图。具体实施方式DC600V列车供电系统采用集中整流、分散变流方式，系统主要由DC600V供电电源 装置、空调逆变电源、DC600V/DC110V充电器电源装置、客车电器控制柜、蓄电池等设备组 成。DC600V供电采用二路独立供电、全列贯通，各车充电器机组独立工作方式。 本技术提出一种新型客车充电器，如图1所示，该充电器包括控制系统及充 电器主电路，其中，该充电器主电路包括输入电路、输出电路和连接于二者之间的DC/DC变 换器电路；控制系统分别与输入电路、DC/DC变换器电路及输出电路相连接，本技术 中，该DC/DC变换器电路采用全桥零电压零电流P丽软开关高频变换器电路。客车DC600V 电源接入输入电路，并在控制系统的控制下经过所述零本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型客车充电器，其包括控制系统及充电器主电路，其特征在于，该充电器主电路包括输入电路、输出电路和连接于二者之间的ＤＣ／ＤＣ变换器电路，该控制系统分别与输入电路、ＤＣ／ＤＣ变换器电路及输出电路相连接，所述控制系统包括控制芯片和移相控制集成电路，控制芯片与外围电路组成该充电器的控制、驱动及保护电路，移相控制电路将控制信号经驱动电路驱动ＤＣ／ＤＣ变换器电路的ＩＧＢＴ功率模块，所述ＤＣ／ＤＣ变换器电路采用全桥零电压零电流ＰＷＭ软开关高频变换器电路；客车ＤＣ６００Ｖ电源接入输入电路，在控制系统的控制下经过所述零电压零电流开关的全桥ＤＣ／ＤＣ变换器电路转换为ＤＣ１１０Ｖ直流电源，并由所述输出电路输出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李红，左鹏，刘伟志，姚文革，程建华，
申请(专利权)人：北京纵横机电技术开发公司，
类型：实用新型
国别省市：11[]