CN106671794B - Dcdc主电路及电车供电电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种DCDC主电路及电车供电电路，通过电抗器的第二端与第一控制电路连接，所述第一控制电路，用于控制所述第二接口电路与所述电抗器的第二端连接或断开；使得通过所述超级电容为所述电车主供电电路进行升压供电时，供电回路不再经过IGBT的上桥臂的反并的续流二极管，避免了DCDC主电路在升压供电时输出端短路而导致续流二极管的损坏，并进一步导致IGBT损坏的问题。

Description

DCDC主电路及电车供电电路

技术领域

本发明涉及电气技术，尤其涉及一种直流到直流(DCDC，Direct Current toDirect Current)主电路及电车供电电路。

背景技术

超级电容作为一种新型的储能器件，具有储存能量大、快速充放电等优点，满足轨道交通车辆(尤其是有轨电车)在无接触网区运行的要求。

现有技术中，有轨电车一般采用750伏(V)供电，而超级电容的电压一般都低于750V；因此，在有轨电车内部需要包括在有接触网时通过电车主供电电路对超级电容进行降压充电，以及在无接触网时使用超级电容为电车主供电电路进行升压供电的DCDC主电路。现有技术的DCDC主电路包括绝缘栅双极型晶体管(IGBT，Insulated Gate BipolarTransistor)，且IGBT的上桥臂和下桥臂都包括了一个反并的续流二极管。在使用超级电容通过DCDC主电路对电车主供电电路进行升压供电时，供电回路需要通过IGBT的上桥臂的该续流二极管。

但是，现有技术中，存在DCDC主电路在升压供电时输出端短路，而导致IGBT损坏的问题。

发明内容

本发明提供一种DCDC主电路及电车供电电路，用以解决现有技术中存在的DCDC主电路在升压供电时输出端短路，而导致IGBT损坏的问题。

本发明提供一种直流到直流DCDC主电路，所述DCDC主电路用于通过电车主供电电路为超级电容进行降压充电，以及通过所述超级电容为所述电车主供电电路进行升压供电；所述DCDC主电路包括：

电抗器、第一接口电路、第二接口电路、绝缘栅双极型晶体管IGBT、第一控制电路、第二控制电路；其中，所述电抗器的第一端与所述第一接口电路连接，所述电抗器的第二端分别与所述IGBT的上桥臂的源极S以及所述第一控制电路连接，所述IGBT的上桥臂的漏极D与所述第二控制电路连接；所述第二接口电路分别与所述第一控制电路和所述第二控制电路连接；

所述第一接口电路，用于为所述超级电容提供连接接口；

所述第二接口电路，用于为所述电车主供电电路提供连接接口；

所述第一控制电路，用于控制所述第二接口电路与所述电抗器的第二端连接或断开；

所述第二控制电路，用于控制所述第二接口电路与所述IGBT的上桥臂的D连接或断开；

所述IGBT的上桥臂，用于所述电车主供电电路对所述超级电容进行降压充电；

所述IGBT的下桥臂，用于所述超级电容对所述电抗器蓄能，以实现通过所述超级电容对所述电车主供电电路进行升压供电。

可选的，在发明一实施例中，还包括驱动板；

所述驱动板分别与所述IGBT的上桥臂的栅极G和所述IGBT的下桥臂的G连接；

所述驱动板，用于对所述IGBT进行驱动。

可选的，在发明一实施例中，还包括熔断器；

所述熔断器连接在所述电抗器与所述IGBT的上桥臂的S，以及所述电抗器与所述第一控制电路之间；

所述熔断器，用于当通过所述熔断器的电流超过预设值时，断开所述电抗器与所述第一控制电路及所述IGBT的连接。

可选的，在发明一实施例中，还包括第三控制电路；

所述第三控制电路的一端与放电电阻连接，所述第三控制电路的另一端与所述电抗器的第二端连接；

所述第三控制电路，用于控制所述电抗器的第二端与所述放电电阻连接或断开；

所述放电电路，用于对所述电抗器和所述超级电容进行放电。

本发明提供一种电车供电电路，包括：上述任一项所述的直流到直流DCDC主电路，和与所述DCDC主电路连接的电车主供电电路；

所述电车主供电电路用于为电车供电；

所述DCDC主电路用于通过所述电车主供电电路为超级电容进行降压充电，以及通过所述超级电容为所述电车主供电电路进行升压供电。

本发明提供的DCDC主电路及电车供电电路，通过电抗器的第二端与第一控制电路连接，所述第一控制电路，用于控制所述第二接口电路与所述电抗器的第二端连接或断开；使得通过所述超级电容为所述电车主供电电路进行升压供电时，供电回路不再经过IGBT的上桥臂的反并的续流二极管，避免了DCDC主电路在升压供电时输出端短路而导致续流二极管的损坏，并进一步导致IGBT损坏的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明DCDC主电路实施例一的方框图；

图2为本发明DCDC主电路实施例二的方框图；

图3为本发明提供的DCDC主电路的原理图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明DCDC主电路实施例一的方框图；如图1所示，本实施例的DCDC主电路包括：

电抗器11、第一接口电路12、第二接口电路13、IGBT 14、第一控制电路15、第二控制电路16；其中，电抗器11的第一端与第一接口电路12连接，电抗器11的第二端分别与IGBT14的上桥臂的源极(S，Source)以及第一控制电路15连接，IGBT 14的上桥臂的漏极(D，Drain)与第二控制电路16连接；第二接口电路13分别与第一控制电路15和第二控制电路16连接；第一接口电路12，用于为超级电容提供连接接口；第二接口电路13，用于为电车主供电电路提供连接接口；第一控制电路15，用于控制第二接口电路13与电抗器11的第二端连接或断开；第二控制电路16，用于控制第二接口电路13与IGBT 14的上桥臂的D连接或断开；IGBT 14的上桥臂，用于所述电车主供电电路对所述超级电容进行降压充电；IGBT 14的下桥臂，用于所述超级电容对所述电抗器蓄能，以实现通过所述超级电容对所述电车主供电电路进行升压供电。

可选的，所述电车主供电电路可以为750V供电电路。

现有技术中，由于电车需要在有接触网区和无接触网区交替运行，在进入充电桩前需要降弓运行，一旦司机没有降弓运行，可能造成受电弓损坏，并进一步导致DCDC主电路在升压供电时输出端的短路。同时，由于在使用超级电容通过DCDC主电路对电车主供电电路进行升压供电时，供电回路需要通过IGBT的上桥臂的反并的续流二极管，且在DCDC主电路升压供电时输出端短路的情况下，会出现流过该续流二极管的电流过大而损坏该续流二极管的情况；因此，会出现DCDC主电路在升压供电时输出端短路而导致续流二极管的损坏，并进一步导致IGBT损坏的问题。现在技术中，虽然在供电回路中串联了熔断器来对供电回路进行过流保护，但是实际情况是在熔断器熔断之前，IGBT已经损坏。

本实施例中，通过电抗器的第二端与第一控制电路连接，所述第一控制电路，用于控制所述第二接口电路与所述电抗器的第二端连接或断开；使得通过所述超级电容为所述电车主供电电路进行升压供电时，供电回路不再经过IGBT的上桥臂的反并的续流二极管，避免了DCDC主电路在升压供电时输出端短路而导致续流二极管的损坏，并进一步导致IGBT损坏的问题。

图2为本发明DCDC主电路实施例二的方框图；如图2所示，本实施例的DCDC主电路在图1所示主电路的基础上，进一步的还可以包括：熔断器17，熔断器17连接在电抗器11与IGBT 14的上桥臂的S，以及电抗器11与第一控制电路15之间；熔断器17，用于当通过熔断器17的电流超过预设值时，断开电抗器11与第一控制电路15及IGBT 14的连接。通过设置熔断器17可以实现对电路的过电流保护。

可选的，本实施例的DCDC主电路还可以包括第三控制电路18；第三控制电路18的一端与放电电阻连接，第三控制电路18的另一端与电抗器11的第二端连接；第三控制电路18，用于控制电抗器11的第二端与所述放电电阻连接或断开；所述放电电路，用于对所述电抗器和所述超级电容进行放电。通过第三控制电路18使得放电电阻与电抗器11的第二端连接，可以实现通过放电电阻对电抗器11以及超级电容进行放电。

可选的，本实施例的DCDC主电路还可以包括驱动板(未示出)，所述驱动板分别与IGBT 14的上桥臂的栅极(G，Gate)和IGBT 14的下桥臂的G连接；所述驱动板，用于对所述IGBT进行驱动。在本发明解决DCDC主电路在升压供电时输出端短路，而导致IGBT损坏的问题的基础上，也进一步避免了输出端的短路而导致驱动该IGBT的驱动板损坏的问题。

具体的，本发明的DCDC主电路用于通过电车主供电电路为超级电容进行降压充的原理如下：

所述第二控制电路控制第二接口电路13与IGBT 14的上桥臂的D连接；

通过驱动板控制IGBT 14的上桥臂的G，从而控制IGBT 14上桥臂的导通和截止；

通过所述驱动板控制IGBT 14的上桥臂导通；所述电车主供电电路可以通过第二接口电路13、IGBT 14的上桥臂的D、S、电抗器11、第一接口电路12，对超级电容进行充电；

其中，通过驱动板控制IGBT 14的上桥臂导通和截止的时间，从而实现对超级电容的降压充电。

具体的，本发明的DCDC主电路用于通过所述超级电容为所述电车主供电电路进行升压供电的原理如下：

通过驱动板控制IGBT 14的下桥臂的G，从而控制IGBT 14下桥臂的导通和截止；

第一控制电路15控制第二接口电路13与电抗器11的第二端连接；

首先，通过所述驱动板控制IGBT 14的下桥臂导通；所述超级电容通过第一接口电路12、电抗器11、IGBT 14的下桥臂的D、S向电抗器11蓄能；

其次，通过所述驱动板控制IGBT 14的下桥臂关闭，超级电容与电抗器的电压之和大于超级电容的电压(也即，实现了升压)。

最后，所述超级电容通过第一接口电路12、电抗器11、第一控制电路15对电车主供电电路进行供电。

本实施例中，通过电抗器的第二端与第一控制电路连接，所述第一控制电路，用于控制所述第二接口电路与所述电抗器的第二端连接或断开；使得通过所述超级电容为所述电车主供电电路进行升压供电时，供电回路不再经过IGBT的上桥臂的反并的续流二极管，避免了DCDC主电路在升压供电时输出端短路而导致IGBT及驱动板的损坏。

图3为本发明提供的DCDC主电路的原理图；如图3所示，其中L1为电感，TV1-TV4为电压传感器，TA1-TA2为电流传感器，FUSE1-FUSE2为熔断器，D1-D2为二极管，RM1-RM4为开关，C1-C4为电容，R1-R3为电阻；原理图中的元件与上述DCDC主电路中各部分之间的关系如虚线框所示。且DC2+引脚和DC2-引脚与超级电容连接，DC1+引脚和DC1-引脚与电车主供电电路连接，放电电阻引脚与放电电阻连接。

需要说明的是，图3中电容用于滤波，熔断器用于对电路进行过流保护，电压传感器用于检测电压，电流传感器用于检测电流，都是为了在完成DCDC功能的基础上的进一步的电路优化。

本发明还提供一种电车供电电路，包括图1、图2或图3任一所述的DCDC主电路，和与所述DCDC主电路连接的电车主供电电路；其中，所述电车主供电电路用于为电车供电；所述DCDC主电路用于通过所述电车主供电电路为超级电容进行降压充电，以及通过所述超级电容为所述电车主供电电路进行升压供电。

本实施例提供的电车供电电路，能够避免DCDC主电路在升压供电时输出端短路而导致续流二极管的损坏，并进一步导致IGBT损坏的问题。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种直流到直流DCDC主电路，所述DCDC主电路用于通过电车主供电电路为超级电容进行降压充电，以及通过所述超级电容为所述电车主供电电路进行升压供电；其特征在于，所述DCDC主电路包括：

电抗器、第一接口电路、第二接口电路、绝缘栅双极型晶体管IGBT、第一控制电路、第二控制电路；其中，所述电抗器的第一端与所述第一接口电路连接，所述电抗器的第二端分别与所述IGBT的上桥臂的源极S以及所述第一控制电路连接，所述IGBT的上桥臂的漏极D与所述第二控制电路连接；所述第二接口电路分别与所述第一控制电路和所述第二控制电路连接；

所述第一接口电路，用于为所述超级电容提供连接接口；

所述第二接口电路，用于为所述电车主供电电路提供连接接口；

所述第一控制电路，用于控制所述第二接口电路与所述电抗器的第二端连接或断开；

所述第二控制电路，用于控制所述第二接口电路与所述IGBT的上桥臂的D连接或断开；

所述IGBT的上桥臂，用于所述电车主供电电路对所述超级电容进行降压充电；

所述IGBT的下桥臂，用于所述超级电容对所述电抗器蓄能，以实现通过所述超级电容对所述电车主供电电路进行升压供电。

2.根据权利要求1所述的DCDC主电路，其特征在于，还包括驱动板；

所述驱动板分别与所述IGBT的上桥臂的栅极G和所述IGBT的下桥臂的G连接；

所述驱动板，用于对所述IGBT进行驱动。

3.根据权利要求1所述的DCDC主电路，其特征在于，还包括熔断器；

所述熔断器连接在所述电抗器与所述IGBT的上桥臂的S，以及所述电抗器与所述第一控制电路之间；

所述熔断器，用于当通过所述熔断器的电流超过预设值时，断开所述电抗器与所述第一控制电路及所述IGBT的连接。

4.根据权利要求1-3任一项所述的DCDC主电路，其特征在于，还包括第三控制电路；

所述第三控制电路的一端与放电电阻连接，所述第三控制电路的另一端与所述电抗器的第二端连接；

所述第三控制电路，用于控制所述电抗器的第二端与所述放电电阻连接或断开；

所述放电电阻，用于对所述电抗器和所述超级电容进行放电。

5.一种电车供电电路，其特征在于，包括：权利要求1-4任一项所述的直流到直流DCDC主电路，和与所述DCDC主电路连接的电车主供电电路；

所述电车主供电电路用于为电车供电；

所述DCDC主电路用于通过所述电车主供电电路为超级电容进行降压充电，以及通过所述超级电容为所述电车主供电电路进行升压供电。