CN101249801A - 一种车辆辅助变流器 - Google Patents

一种车辆辅助变流器 Download PDF

Info

Publication number
CN101249801A
CN101249801A CNA2008101030583A CN200810103058A CN101249801A CN 101249801 A CN101249801 A CN 101249801A CN A2008101030583 A CNA2008101030583 A CN A2008101030583A CN 200810103058 A CN200810103058 A CN 200810103058A CN 101249801 A CN101249801 A CN 101249801A
Authority
CN
China
Prior art keywords
chopper
voltage
current transformer
auxiliary current
switch pipe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2008101030583A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101249801B (zh
Inventor
刘志刚
林文立
刁利军
李哲峰
赵明花
卢西伟
狄威
贾利民
牟富强
沈茂盛
张钢
王磊
梅樱
罗荣娅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Lianyi Tongyi Railway Traffic Technology Co., Ltd.
Beijing Jiaotong University
Original Assignee
Beijing Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Jiaotong University filed Critical Beijing Jiaotong University
Priority to CN2008101030583A priority Critical patent/CN101249801B/zh
Publication of CN101249801A publication Critical patent/CN101249801A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101249801B publication Critical patent/CN101249801B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本发明涉及的车辆辅助变流器，包括：网侧滤波部分(3)，直流变换部分(14)和交流变换部分(21)。网侧滤波部分中二极管(6)和网侧功率开关管(7)的集电极连接，网侧功率开关管(7)的发射极与滤波电容(9)的正极连接形成直流母线的正极，软启动电阻(8)的两端分别与网侧功率开关管(7)的集电极和网侧功率开关管(7)的发射极连接。DC/DC斩波器(10、15)中的功率开关管工作在软开关状态。交流、直流变换部分的DC/DC斩波器(10)为零电压软开关谐振变换器。采用无触点的功率开关管代替接触器减少了开关噪声；功率开关管工作在软开关状态减少了开关损耗；采用高频变压器隔离使之轻量化。

Description

一种车辆辅助变流器
技术领域
本发明属于轨道交通轻轨车辆辅助电源领域，具体涉及到车辆的一种辅助变流器。
背景技术
车辆的辅助变流器从高架供电线(或者地面第三轨)上获取直流电，转换成为交流电源和直流电源，分别供电给车上的交流设备以及直流设备。
《中国铁道科学》2004年第1期《地铁车辆辅助逆变电源分析研究》和《机车电传动》2006年第5期《广州地铁2号线车辆辅助逆变器》所述的传统辅助变流器存在缺点如下：
1)网侧滤波部分中的软启动部分，使用“接触器并联软启动电阻”的形式，接触器体积大，开关噪声严重，电磁干扰大；
2)直流斩波部分的功率开关管工作在硬开关状态，电压/电流尖锋大，电磁干扰和开关损耗严重；
3)交流供电系统一般采用工频变压器进行隔离输出，体积大而且笨重，一般摆放在车辆底部。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术存在问题，提供一种轻量化的辅助电源。
本发明的技术方案：
本发明的车辆辅助变流器包括：网侧滤波部分，直流变换部分和交流变换部分。
DC/DC斩波器，变压器，二极管全波整流器和LC滤波连接成直流变换部分，用以供电给轻轨车辆上的直流负载。直流变换部分的结构为：所述直流母线连接DC/DC斩波器，高频变压器，二极管全波整流器，LC滤波器，最后接直流部分负载。
DC/DC斩波器，变压器，二极管全桥整流器，LC滤波，DC/AC逆变器和三相LC滤波器连接成的交流变换部分，用以供电给轻轨车辆上的交流负载；交流变换部分的结构为：所述直流母线连接DC/DC斩波器，高频变压器，二极管全桥整流器，LC滤波器，DC/AC逆变器，三相LC滤波器，最后接交流部分负载。
所述的网侧滤波部分的结构为：二极管和网侧功率开关管的集电极连接，网侧功率开关管的发射极与滤波电容的正极连接形成直流母线的正极，软启动电阻的两端分别与网侧功率开关管的集电极和网侧功率开关管的发射极连接。
本发明和已有技术相比所具有的有益效果：辅助电源拓扑结构：采用无触点的功率开关管代替网侧的主接触器，减少开关噪声；直流斩波部分的功率开关管工作在软开关状态，减少开关损耗；摒弃笨重的工频变压器，采用高频变压器隔离，以满足轻量化设计要求，并且可以安放在车辆顶部，降低车辆地板的高度。
附图说明
图1车辆辅助变流器主电路。
图2本发明的实施方式一的车辆辅助变流器主电路。
图3本发明的实施方式二的车辆辅助变流器主电路。
图中：线路1、受电弓2、网侧滤波部分3、熔断器4、滤波电抗5、二极管6、网侧功率开关管7、软启动电阻8、滤波电容9、DC/DC斩波器10、变压器11、整流部分12、LC滤波部分13、直流变换部分14、DC/DC斩波器15、变压器16、整流部分17、LC滤波部分18、DC/AC逆变器19、三相LC滤波器20、交流变换部分21。
具体实施方式
为了对本发明进行更详细的说明，以下根据附图进行说明。
实施方式一
图2示出本发明的实施方式一的车辆用辅助变流器主电路的结构。图中，辅助变流器通过受电弓2从架线1上获得电力。架线1为高架线或者地面的第三轨。
网侧滤波部分3的结构为：二极管6和网侧功率开关管7的集电极连接，网侧功率开关管7的发射极与滤波电容9的正极连接形成直流母线的正极，软启动电阻8的两端分别与网侧功率开关管7的集电极和网侧功率开关管7的发射极连接。网侧滤波部分3中的熔断器4为保护辅助变流装置用，滤波电抗5与滤波电容9形成LC平波单元，二极管6防止辅助变流器的谐波等干扰分量不会串联到网侧直流网络，因而不会影响到网侧的其他变流器装置；辅助变流器首先通过软启动电阻8给滤波电容9充电，当滤波电容9两端电压达到特定的电压值时，控制开通网侧功率开关管7，这样可以防止滤波电容的充电尖峰，提高系统的稳定性。
直流变换部分14通过DC/DC斩波器10把直流母线电压转换成为高频的脉动电压，变压器11将其高频隔离变换，经过二极管全波整流器12和LC滤波器13，变换成平稳的直流电压，供给直流负载。DC/DC斩波器10为全桥斩波电路，电路中的功率开关管为电压型全控功率开关器件，工作在硬开关的状态。二极管全波整流器12为全波整流电路，减少二极管的导通压降及损耗。高频变压器11的副边绕组为中抽式。
交流变换部分21通过DC/DC斩波器15把直流母线电压转换成为高频的脉动电压，变压器16将其高频隔离变换，经过二极管全桥整流器17和LC滤波器18，变换成平稳的直流电压，然后，DC/AC逆变器19进行DC/AC变换，经过三相LC滤波器20形成工频50Hz的交流电源，供给交流负载。DC/DC斩波器15电路拓扑与所述的直流变换部分14中的DC/DC斩波器10相同，为全桥斩波电路，电路中的功率开关管为电压型全控功率开关器件，工作在硬开关的状态。DC/AC逆变器19为智能功率模块，或者由电压型全控功率开关器件构成的三相桥式逆变器。
实施方式二
图3示出本发明的实施方式二的车辆用辅助变流器主电路的结构。电路拓扑基本与实施方式二所述相同，不同的地方在于直流变换部分14中的DC/DC斩波器10和交流变换部分21中的DC/DC斩波器15。在本实施方式中，DC/DC斩波器中的电压型功率开关器件工作在ZVS软开关(零电压软开关)的状态。
直流变换部分14中的DC/DC斩波器10主电路拓扑为全桥斩波电路，在主电路每个电压型功率开关管两端各并联一个谐振电容Cr1，变压器11前连接谐振电感Lr1和隔直电容Cb1，采用移相全桥ZVS PWM控制，保证在每个功率开关管在开通前，其集电极、发射极两端电压降低为零，从而实现零电压开通；而在每个功率开关管关断时，由于其集电极、发射极并联谐振电容，限制了电压变化率，实现零电压关断。因此，减少了开关损耗，提高了功率开关器件的可靠性和装置的电磁兼容性。
交流变换部分21中的DC/DC斩波器15主电路结构与上所述的直流变换部分14中的DC/DC斩波器10主电路结构相同，控制原理也相同，只是在每个电压型功率开关管两端各并联一个谐振电容Cr2，变压器16前连接谐振电感Lr2和隔直电容Cb2。
直流变换部分14所包括的DC/DC斩波器10，变压器11，整流部分12和LC滤波部分13顺序联接。
交流变换部分21所包括的DC/DC斩波器15，变压器16，整流部分17，LC滤波部分18，DC/AC逆变器19和三相LC滤波器20顺序联接。
车辆辅助变流器要求实现高压电与用户端用电的隔离，因而必须使用变压器。如果变压器放在三相LC滤波器之后，那么只能是工频变压器，其体积大，质量重，损耗大；而如果变压器放在DC/DC斩波器之后，因为DC/DC属于高频变换器，因此，变压器就采用高频隔离变压器，这样，其体积小重量轻损耗小。

Claims (8)

1. 一种车辆辅助变流器，该变流器包括：
网侧滤波部分(3)；
DC/DC斩波器(10)，变压器(11)，整流部分(12)和LC滤波部分(13)连接成的直流变换部分(14)，用以供电给轻轨车辆上的直流负载；
DC/DC斩波器(15)，变压器(16)，整流部分(17)，LC滤波部分(18)，DC/AC逆变器(19)和三相LC滤波器(20)连接成的交流变换部分(21)，用以供电给轻轨车辆上的交流负载；
其特征在于，网侧滤波部分(3)的结构为：二极管(6)和网侧功率开关管(7)的集电极连接，网侧功率开关管(7)的发射极与滤波电容(9)的正极连接形成直流母线的正极，软启动电阻(8)的两端分别与网侧功率开关管(7)的集电极和网侧功率开关管(7)的发射极连接。
2. 根据权利要求1所述的一种车辆辅助变流器，其特征在于，直流变换部分(14)中的DC/DC斩波器(10)主电路拓扑为全桥斩波电路，在每个电压型功率开关管两端各并联一个谐振电容Cr1，变压器(11)前连接谐振电感Lr1和隔直电容Cb1；
交流变换部分(21)中的DC/DC斩波器(15)主电路结构与上所述的直流变换部分(14)中的DC/DC斩波器(10)主电路结构相同，只是在每个电压型功率开关管两端各并联一个谐振电容Cr2，变压器(16)前连接谐振电感Lr2和隔直电容Cb2。
3. 根据权利要求1所述的一种车辆辅助变流器，其特征在于，所述DC/DC斩波器(10)和DC/DC斩波器(15)中的功率开关管工作在软开关状态。
4. 根据权利要求1所述的一种车辆辅助变流器，其特征在于，直流变换部分(14)中的DC/DC斩波器(10)为零电压软开关谐振变换器。
5. 根据权利要求1所述的一种车辆辅助变流器，其特征在于，交流变换部分(21)中的DC/DC斩波器(15)为零电压软开关谐振变换器。
6. 根据权利要求1所述的一种车辆辅助变流器，其特征在于，变压器(11)和变压器(16)选用高频变压器
7. 根据权利要求1所述的一种车辆辅助变流器，其特征在于，直流变换部分(14)所包括的DC/DC斩波器(10)，高频隔离变压器(11)，整流部分(12)和LC滤波部分(13)顺序联接。
8. 根据权利要求1所述的车辆辅助变流器主电路，其特征在于，交流变换部分(21)所包括的DC/DC斩波器(15)，高频隔离变压器(16)，整流部分(17)，LC滤波部分(18)，DC/AC逆变器(19)和三相LC滤波器(20)顺序联接。
CN2008101030583A 2008-03-31 2008-03-31 一种车辆辅助变流器 Expired - Fee Related CN101249801B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008101030583A CN101249801B (zh) 2008-03-31 2008-03-31 一种车辆辅助变流器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008101030583A CN101249801B (zh) 2008-03-31 2008-03-31 一种车辆辅助变流器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101249801A true CN101249801A (zh) 2008-08-27
CN101249801B CN101249801B (zh) 2011-01-19

Family

ID=39953451

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008101030583A Expired - Fee Related CN101249801B (zh) 2008-03-31 2008-03-31 一种车辆辅助变流器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101249801B (zh)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101860070A (zh) * 2010-04-26 2010-10-13 成都方脉科技有限公司 机车空调高频软开关不间断电源及其实现方法
CN103718416A (zh) * 2011-08-12 2014-04-09 皇家飞利浦有限公司 通用电压转换器和感应式电力耦合
CN103812371A (zh) * 2012-11-15 2014-05-21 中国北车股份有限公司 辅助变流器
CN104139706A (zh) * 2014-07-07 2014-11-12 郑州宇通客车股份有限公司 一种无轨电车及其隔离式供电系统
CN104385928A (zh) * 2014-11-19 2015-03-04 南车青岛四方机车车辆股份有限公司 用于动车组升降弓及过分相电磁暂态的控制装置及方法
CN104626998A (zh) * 2015-02-13 2015-05-20 上海尊阶士工程技术有限公司 一体式智能集电器
CN105576984A (zh) * 2016-02-26 2016-05-11 北京交通大学 一种用于列车辅助供电的软开关隔离dc-dc变换器
CN106208640A (zh) * 2015-05-07 2016-12-07 中车大连电力牵引研发中心有限公司 用于城轨车辆的辅助电源系统
CN106849724A (zh) * 2017-04-17 2017-06-13 中车青岛四方车辆研究所有限公司 辅助逆变电源
CN107086824A (zh) * 2017-05-17 2017-08-22 中国铁道科学研究院 一种牵引辅助变流器
CN107487220A (zh) * 2017-08-14 2017-12-19 中车永济电机有限公司 低地板轻轨电车的电传动系统
CN109149939A (zh) * 2018-09-21 2019-01-04 中车青岛四方车辆研究所有限公司 用于低地板有轨电车辅助变流器轻量化设计方法
US10646119B2 (en) 2013-07-11 2020-05-12 Koninklijke Philips N.V. Plaque location detection in time-resolved fluorescence method and system for plaque detection
CN111439126A (zh) * 2020-04-27 2020-07-24 中车青岛四方车辆研究所有限公司 城轨车辆辅助供电系统、空调机组及城轨车辆

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101860070B (zh) * 2010-04-26 2012-08-29 成都方脉科技有限公司 机车空调高频软开关不间断电源及其实现方法
CN101860070A (zh) * 2010-04-26 2010-10-13 成都方脉科技有限公司 机车空调高频软开关不间断电源及其实现方法
US10361752B2 (en) 2011-08-12 2019-07-23 Koninklijke Philips N.V. Universal voltage converter and inductive power coupling
CN103718416A (zh) * 2011-08-12 2014-04-09 皇家飞利浦有限公司 通用电压转换器和感应式电力耦合
CN103812371A (zh) * 2012-11-15 2014-05-21 中国北车股份有限公司 辅助变流器
US10646119B2 (en) 2013-07-11 2020-05-12 Koninklijke Philips N.V. Plaque location detection in time-resolved fluorescence method and system for plaque detection
CN104139706A (zh) * 2014-07-07 2014-11-12 郑州宇通客车股份有限公司 一种无轨电车及其隔离式供电系统
CN104385928A (zh) * 2014-11-19 2015-03-04 南车青岛四方机车车辆股份有限公司 用于动车组升降弓及过分相电磁暂态的控制装置及方法
CN104626998A (zh) * 2015-02-13 2015-05-20 上海尊阶士工程技术有限公司 一体式智能集电器
CN106208640A (zh) * 2015-05-07 2016-12-07 中车大连电力牵引研发中心有限公司 用于城轨车辆的辅助电源系统
CN105576984A (zh) * 2016-02-26 2016-05-11 北京交通大学 一种用于列车辅助供电的软开关隔离dc-dc变换器
CN106849724A (zh) * 2017-04-17 2017-06-13 中车青岛四方车辆研究所有限公司 辅助逆变电源
CN107086824A (zh) * 2017-05-17 2017-08-22 中国铁道科学研究院 一种牵引辅助变流器
CN107487220A (zh) * 2017-08-14 2017-12-19 中车永济电机有限公司 低地板轻轨电车的电传动系统
CN109149939A (zh) * 2018-09-21 2019-01-04 中车青岛四方车辆研究所有限公司 用于低地板有轨电车辅助变流器轻量化设计方法
CN109149939B (zh) * 2018-09-21 2020-06-05 中车青岛四方车辆研究所有限公司 用于低地板有轨电车辅助变流器轻量化设计方法
CN111439126A (zh) * 2020-04-27 2020-07-24 中车青岛四方车辆研究所有限公司 城轨车辆辅助供电系统、空调机组及城轨车辆

Also Published As

Publication number Publication date
CN101249801B (zh) 2011-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101249801B (zh) 一种车辆辅助变流器
CN201191804Y (zh) 一种车辆辅助变流器
Channegowda et al. Comprehensive review and comparison of DC fast charging converter topologies: Improving electric vehicle plug-to-wheels efficiency
CN104022675B (zh) 单级双向隔离ac-dc变换器
JP6710615B2 (ja) 双方向ａｃ−ｄｃコンバータ
CN107627862B (zh) 一种多流制变流设备
CN205407374U (zh) 一种用于电动汽车充电桩的高效直流充电模块
CN102315680A (zh) 高电压超级电容动力电池充电器
CN113183766A (zh) 一种基于车载混合储能的多源多流制电力机车牵引传动系统拓扑
WO2023088302A1 (zh) 一种动车供电传动系统、交直交牵引变流器及其控制方法
Nassary et al. Single-phase isolated bidirectional AC-DC battery charger for electric vehicle–review
Gould et al. A comparative study of on-board bidirectional chargers for electric vehicles to support vehicle-to-grid power transfer
Ronanki et al. Power electronics for wireless charging of future electric vehicles
Kim et al. Design and control of OBC-LDC integrated circuit with variable turns ratio for electric vehicles
Wickramasinghe et al. A review on single-phase, single-stage OBC topologies for EVs with 48 V powertrains
CN105207495A (zh) 一种用于同相供电系统可供级联的单相四象限功率单元
CN115995804B (zh) 城市轨道交通柔性直流配电系统
CN111740603A (zh) 一种用于列车辅助供电的软开关隔离dc-dc变换器
CN114312382B (zh) 一种适用于电动汽车有线无线一体化充电桩的系统拓扑
Samanta et al. Bidirectional wireless power transfer topology using current-fed half bridge CLC transmitter LC receiver configuration for medium power applications
CN104868574A (zh) 车载充电装置
CN113895241A (zh) 一种三相动车组牵引传动供电系统
de Souza et al. Wireless power transfer using a full bridge converter with zero voltage switching
Wang et al. High voltage DC traction power supply for urban rail transit
CN113632355A (zh) 三相ac到dc功率转换器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20090619

Address after: Beijing city Haidian District Xizhimen village on the No. 3 post encoding: 100044

Applicant after: Beijing Jiaotong University

Co-applicant after: Beijing Lianyi Tongyi Railway Traffic Technology Co., Ltd.

Address before: Beijing city Haidian District Xizhimen village on the No. 3 post encoding: 100044

Applicant before: Beijing Jiaotong University

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20110119

Termination date: 20210331