本发明专利技术公开一种电力电子技术领域的地铁机车电源，包括分压电路、开关电路、整流电路和滤波电路，分压电路的输出端通过开关电路和整流电路与滤波电路的输入端相连。所述分压电路和开关电路两端分别与电源的正极和负极相连，整流电路分为两部分分别独立处理，每个部分的前级为两个降压变压器串联，两端与开关电路的输出端相连，整流电路的后级为四个全波整流器并联，滤波电路为电容滤波电路，两端分别连接整流器的两个输出端。本发明专利技术输入电压等级高，输出直流电压稳定，电路结构简单，开关应力小，变压器设计简化，电源利用率高，供电质量好，稳定性和安全系数较高，成本低，适合地铁动车高铁等高压高速的应用场合。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的是一种电力电子
的降压变换器，具体是一种2000V输入-24V输出的地铁机车电源。
技术介绍
应用于电子设备和控制电路的24V低压直流电源是地铁机车低压配电系统的重要组成部分。随着我国地铁动车高铁技术的迅猛发展，对于低压直流电源的需求越来越旺盛，要求也越来越高。体积小、重量轻、稳定性好、安全系数高、超高电压输入的低压电源符合高速列车的发展要求，具有良好的应用前景。2000V输入-24V输出的地铁机车电源具体包括两个电压变换环节，一个是高压直流电输入-低压交流电输出环节，另一个是低压交流电输入-低压直流电输出环节。为了完成高压直流电输入-低压交流电输出环节，可以采用单端正激电路和桥式逆变电路。单端正激电路将输入的高压直流电压斩波变换为高压脉冲电压，该电压送入降压变压器耦合至副边，电路结构简单，控制容易，成本较低，但是单个功率器件承受的电压等级较大，电源利用率较低；桥式逆变电路结构经典，控制方法成熟，功能齐全，性能高，但是其成本较高，输入电压等级较低，无法应用于高压大功率的场合。经过对现有适合高压直流电压输入-低压直流电压输出应用场合的降压变换器技术的检索发现，“高压输入低压大电流输出模块电源的设计”(电力电子技术，2009年第5 期43卷)和“高压输入低压多路输出的两级式变换器”(电工技术学报，2010年第1期第 25卷)中描述的单相-单相交-直变换器的结构复杂，设计难度大，输入电压低，功能和性能较差，很难应用于地铁机车等高压场合；中国专利号022对999.0，从高压线上获取能量的低压电源，描述的降压变换器采用了电流互感器和蓄电池，成本较高，且其拓扑和工作原理都极其复杂，应用难度非常高。为了完成低压交流电压输入-低压直流电压输出，采用全波整流电路，电源利用率高，每个功率器件仅提供输出电流的一半，输出直流电流波幅小，供电质量高。综上所述，现有的高压输入-低压输出电源的输入电压等级低，结构和控制比较复杂，而输入电压较高的电源成本高，拓扑比较复杂，输出电压稳定性较差，均不适用于地铁机车等高速和高压的场合。随着实践应用的扩大，设计一种结构简单、控制简便、成本低廉、输入电压等级高、供电质量高的降压变换器已成为本领域技术人员的当务之急。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的上述不足，提供一种地铁机车电源，使其实现DC/DC变换， 具有结构简单、控制简便、成本低廉、供电质量高等优点。本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术包括依次级联的分压电路、开关电路、 整流电路和滤波电路，分压电路的输出端通过开关电路和整流电路与滤波电路的输入端相连。所述分压电路和开关电路两端分别与电源的正极和负极相连，整流电路分为两部分单独处理，每个部分的前级为两个降压变压器初级串联，串联后初级两端与开关电路的输出端相连，整流电路的后级为四个全波整流器并联，滤波电路为电容滤波电路，两端分别连接整流器的两个输出端。所述的分压电路为电容分压电路八个电解电容依次串联，两端分别与输入电源的正极和负极相连，其中第一至第四电容为一组，第五至第八电容为一组，将输入电压均分，这两部分电压独立使用，每部分四个电容再分为两组，将两部分电压继续分为均等的四份，其中第四电容和第五电容的连接点为第一节点01，第二电容和第三电容的连接点为第二节点02，第六电容和第七电容的连接点为第三节点03 ；每个电容均并联一个均压电阻， 第一至第八电阻分别为第一至第八电容均压；第九电阻和第十电阻串联，两端分别与输入电源正极和第二节点02相连，为第一电容和第二电容均压；第十一电阻和第十二电阻串联，两端分别与第二节点02和第一节点01相连，为第三电容和第四电容均压；第十三电阻和第十四电阻串联，两端分别与第一节点01和第三节点03相连，为第五电容和第六电容均压；第十五电阻和第十六电阻串联，两端分别与第三节点03和输入电源负极相连，为第七电容和第八电容均压；第十七至第二十电阻串联，两端分别与输入电源正极和第一节点01 相连，为第一至第四电容均压；第二十一至第二十四电阻串联，两端分别与第一节点01和输入电源负极相连，为第五至第八电容均压。所述的开关电路的结构为八个逆导开关串联，串联后两端分别与输入电源正极和负极相连，其中第四逆导开关和第五逆导开关的连接点为第一节点01，第二逆导开关和第三逆导开关的连接点为第二节点02，第六逆导开关和第七逆导开关的连接点为第三节点 03，第一逆导开关和第二逆导开关的连接点为第四节点04，第三逆导开关和第四逆导开关的连接点为第五节点05，第五逆导开关和第六逆导开关的连接点为第六节点06，第七逆导开关和第八逆导开关的连接点为第七节点07。所述的逆导开关的门极接受PWM脉冲控制信号，并且第一逆导开关和第五逆导开关驱动信号相同，第二逆导开关和第六逆导开关驱动信号相同，第三逆导开关和第七逆导开关驱动信号相同，第四逆导开关和第八逆导开关驱动信号相同。所述的整流电路可划分为结构相同的两部分，称为第一部分和第二部分，分别独立处理二分之一的输入电压，每个部分均包括两个输入端串联-输出端并联的子整流电路，每个子整流电路具体包括降压变压器、全波整流器和磁复位电路，所述的降压变压器具有一个原边绕组和两个副边绕组，其中两个副边绕组以上下区分，且分别与全波整流器和磁复位电路相连，第一部分的两个降压变压器的原边绕组和第九电容依次串联，两端分别与第四节点04和第五节点05相连，第二部分的两个降压变压器的原边绕组和第十电容依次串联，两端分别与第六节点06和第七节点07相连。由于两个部分共四个子整流电路的电路结构完全相同，此处只描述第一子整流电路的具体连接方法第一二极管的正极与第一降压变压器的上副边绕组的正极相连，负极与第八节点08相连，第二二极管的正极与第一降压变压器的上副边绕组的负极相连，负极与第八节点08相连，第一电感的一端与第一降压变压器的副边绕组的中心抽头相连，另外一端与第九节点09相连，第二十五电阻的一端与第一降压变压器的下副边绕组的正极相连，另外一端接地，第三二极管和第十一电容串联，第三二极管的正极与第一降压变压器的下副边绕组的负极相连，第十一电容的负极接地。第一、第二、第四、第五、第七、第八、第十、第十一二极管的负极与第八节点08相连，第一至第四电感的右端与第九节点09相连。所述的滤波电路为电容滤波电路，第十五电容和第十六电容串联，两端分别与第八节点08和第九节点09连接，其中第十五电容两端并联第二十九电阻，第十六电容两端并联第三十电阻，第二十九电阻和第三十电阻分别为第十五电容和第十六电容均压。所述的滤波电路的输出端输出直流电压。采用上述技术方案，本专利技术结合分压电路和开关电路将高电压转换为低电压进行处理，变压器串联降低单个变压器的压降，制定了高压输入-低压输出的降压变换器，分压电路和开关电路结构简单，控制方便，可将输入高电压降压处理，开关应力小，变压器设计简化，全波整流器电源利用率高，输出电压稳定性好，安全系数高，能够适应地铁动车高铁等高速度高电压的应用场合。本专利技术具有设计结构新颖、通用性强、成本低等优点。附图说明图1为本专利技术的电路原理图。 具体实施例方式下面对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：马红星，李华武，杨喜军，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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