CN110829850B - 车载变流器电路及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及变流器电路，具体为车载变流器电路及其控制方法。针对现有技术的不足，提供一种车载变流器电路及其控制方法，其具备能量双向流动的功能并且控制简单，主要的高频开关器件能够实现软开关，并具备外接充电功能。本发明通过开关切换，使得变流器具备了充电机功能；在车辆运行模式时，能够实现储能设备侧和牵引侧电源之间的双向能量传输，可以最大限度的利用电机制动时产生的能量，增加储能车辆的续航里程；在车辆运行模式时，无论能量向哪个方向传输，所有的高频开关器件均能够在全负载范围内实现软开关，变换效率高。

Description

车载变流器电路及其控制方法
技术领域
本发明涉及变流器电路，具体为车载变流器电路及其控制方法。
背景技术
在化石燃料日益紧缺的今天，新能源车得到了广泛的关注及应用；然而由于储能设备（电池或超级电容）材料的制约，续航里程受到了极大的限制；在轨道交通行业，储能式导轨电车同样受到了该问题的困扰。在储能式导轨电车应用中，正常情况下都是在固定的站点（车站）通过车载或地面充电机充电，在（电池或超级电容）充满电后驶出；一般储能设备（电池、超级电容）侧电压较低，而逆变（牵引）侧需要的电压较高，因此在储能设备供电时，其与牵引逆变器之间会有一个升压电路。通常升压电路为一个单向的DC/DC变换器，一方面只能实现能量的单向流动，不便于吸收和利用牵引制动时产生的电能，另一方面常用的单向DC/DC电路的开关器件工作在硬开关模式，开关损耗大，EMC（电磁兼容）性能差，尤其在高频、大功率工作时会对整车的通讯产生极大干扰。
在储能式导轨电车等新能源车上，常用的变流器主电路拓扑如图1所示，蓄电池输出电压经过Boost升压电路（①部分电路）的升压后共给后级的三相逆变（牵引）变流器（③部分电路）。
在牵引工况时，蓄电池提供能量，通过升压电路将电压升高到要求的电压值后，共给三相逆变器，三相逆变器驱动电机。
在制动工况，由于电制动的原因，会使电机处于发电状态，发出的电量经过三相逆变器的开关器件反并联二极管整流，导致电压Udc升高，当电压升高到一定值后，开关器件T7按照一定的策略开通，将能量通过制动电阻R以热量的形式释放掉。从而保证中间电压Udc稳定在要求的电压值。
现有技术有以下缺点：
1、DC/DC只能实现能量的单向流动，不能有效的利用牵引电机制动工况时产生的能量。
2、未实现牵引与电源（电池）电气隔离，后级出现问题后，问题容易扩大化。
3、DC/DC变换器开关器件工作在硬开关状态，不利于变流器功率密度的提高与EMC。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种车载变流器电路及其控制方法，其具备能量双向流动的功能并且控制简单，主要的高频开关器件能够实现软开关，并具备外接充电功能。
本发明是采用如下技术方案实现的：车载变流器电路，包括低压侧储能设备(电池或者超级电容器)、开关器件Q5,开关器件Q6及其反并联二极管,放电电阻R, 开关器件Q1及其反并联二极管, 开关器件Q2及其反并联二极管, 开关器件Q3及其反并联二极管, 开关器件Q4及其反并联二极管,电感Lr,电感Lm,电容Cr,变压器T, 开关器件D1及其反并联二极管, 开关器件D2及其反并联二极管，开关器件D3及其反并联二极管，开关器件D4及其反并联二极管,支撑电容C，开关器件T1及其反并联二极管, 开关器件T2及其反并联二极管, 开关器件T3及其反并联二极管, 开关器件T4及其反并联二极管, 开关器件T5及其反并联二极管, 开关器件T6及其反并联二极管；
低压侧储能设备的正极连接于开关器件Q5的漏极；开关器件Q5的源极连接于开关器件Q6、开关器件Q1、开关器件Q3的漏极，开关器件Q6的源极与放电电阻R的一端连接，开关器件Q1的源极与开关器件Q2的漏极连接，开关器件Q3的源极与开关器件Q4的漏极连接，低压侧储能设备的负极与放电电阻的另一端、开关器件Q2的源极、开关器件Q4的源极相连；
电容Cr的一端与开关器件Q1的源极相连，电容Cr的另一端与电感Lr一端相连，电感Lr的另一端与电感Lm一端及变压器T原边绕组的同名端相连；电感Lm的另一端与变压器T原边绕组非同名端相连，变压器T原边绕组非同名端与开关器件Q3的源极相连;
开关器件D1的源极与开关器件D2的漏极及变压器次边的同名端相连接；开关器件D3的源极与开关器件D4的漏极及变压器次边的非同名端相连接；开关器件D1、开关器件D3的漏极与支撑电容C的一端相连；开关器件T1的源极与开关器件T2的漏极相连，开关器件T3的源极与开关器件T4的漏极相连，开关器件T5的源极与开关器件T6的漏极相连；开关器件D2、开关器件D4、开关器件T2、开关器件T4、开关器件T6的源极与支撑电容另一端相连,开关器件T1、开关器件T3、开关器件T5的漏极与支撑电容C的一端相连，开关器件T1、开关器件T3、开关器件T5的源极分别与电机三相电缆连接。
该车载变流器电路工作时，若处于能量正向传输(牵引工况)过程，开关器件Q5导通，开关器件Q6关断。若处于能量反向传输过程（制动工况），且低压侧储能设备允许能量继续注入；则开关器件Q5保持导通，开关器件Q6保持关断，能量反向传输为低压侧储能设备充电。若处于能量反向传输过程（制动工况），且低压侧储能设备不允许能量继续注入；则开关器件Q5保持关断，开关器件Q6保持导通，反向传输的能量通过放电电阻R以热量的形式释放掉。
上述车载变流器电路工作时开关器件驱动信号的控制方法:若处于能量正向传输(牵引工况)过程，开关器件Q5导通，开关器件Q6关断；开关器件Q1、开关器件Q2、开关器件Q3、开关器件Q4、开关器件D1、开关器件D2、开关器件D3、开关器件D4按照相同的开关频率开通关断，并且开关频率范围始终在最大增益频率（该电路能输出的最大电压所对应的开关频率）与
Figure 910257DEST_PATH_IMAGE001
之间；开关器件Q1与开关器件Q2互补导通，开关器件Q3与开关器件Q4互补导通，其导通脉冲的宽度均为开关周期(Ts)的一半（未考虑死区）;开关器件D1与开关器件D2互补导通，开关器件D3与开关器件D4互补导通，其导通脉冲的宽度均为
Figure 410508DEST_PATH_IMAGE002
（未考虑死区）；并且开关器件Q1、开关器件Q4、开关器件D1、开关器件D4同一时刻导通，开关器件Q2、开关器件Q3、开关器件D2、开关器件D3同一时刻导通。具体驱动脉冲时序如图3所示。
若处于能量反向传输过程（制动工况），且储能设备允许能量继续注入,开关器件Q1-Q6、D1-D4开关动作时刻及脉冲大小与能量正向传输时相同，即：开关器件Q5保持导通，开关器件Q6保持关断；开关器件Q1、开关器件Q2、开关器件Q3、开关器件Q4、开关器件D1、开关器件D2、开关器件D3、开关器件D4按照相同的开关频率开通关断，并且开关频率范围始终在最大增益频率（该电路能输出的最大电压所对应的开关频率）与
Figure 299967DEST_PATH_IMAGE001
之间；开关器件Q1与开关器件Q2互补导通，开关器件Q3与开关器件Q4互补导通，其导通脉冲的宽度均为开关周期(Ts)的一半（未考虑死区）;开关器件D1与开关器件D2互补导通，开关器件D3与开关器件D4互补导通，其导通脉冲的宽度均为
Figure 631591DEST_PATH_IMAGE002
（未考虑死区）；并且开关器件Q1、开关器件Q4、开关器件D1、开关器件D4同一时刻导通，开关器件Q2、开关器件Q3、开关器件D2、开关器件D3同一时刻导通。具体驱动脉冲时序如图4所示。
若处于能量反向传输的过程（制动工况），但储能设备不允许能量继续注入；则开关器件Q5关断同时开关器件Q6开通；开关器件Q1-Q4、D1-D4开关动作时刻及脉冲大小与能量正向传输时相同，即：开关器件Q1、开关器件Q2、开关器件Q3、开关器件Q4、开关器件D1、开关器件D2、开关器件D3、开关器件D4按照相同的开关频率开通关断，并且开关频率范围始终在最大增益频率（该电路能输出的最大电压所对应的开关频率）与
Figure 948303DEST_PATH_IMAGE003
之间；开关器件Q1与开关器件Q2互补导通，开关器件Q3与开关器件Q4互补导通，其导通脉冲的宽度均为开关周期(Ts)的一半（未考虑死区）;开关器件D1与开关器件D2互补导通，开关器件D3与开关器件D4互补导通，其导通脉冲的宽度均为
Figure 467009DEST_PATH_IMAGE002
（未考虑死区）；并且开关器件Q1、开关器件Q4、开关器件D1、开关器件D4同一时刻导通，开关器件Q2、开关器件Q3、开关器件D2、开关器件D3同一时刻导通。具体驱动脉冲时序如图5所示。
上述车载变流器电路工作时，无论能量处于正向传输还是反向传输，控制策略可为采集输出电压传感器TV2的电压与给定电压做差，再将误差值经过数字PID控制器，通过控制器输出值调整开关频率的方式来保证输出电压传感器TV2电压恒定。具体为：在能量正向传输（牵引工况）过程中时，当电压传感器TV2的电压偏高或者有负载突减时，则提高开关器件Q1-Q4、D1-D4的开关频率。当电压传感器TV2的电压偏低或者负载突增时，则降低开关器件Q1-Q4、D1-D4的开关频率。同样，在能量反向传输（制动工况）过程中时，当电压传感器TV2的电压偏高，则提高开关器件Q1-Q4、D1-D4的开关频率。当输出电压传感器TV2的电压偏低，则降低开关器件Q1-Q4、D1-D4的开关频率。开关器件驱动信号按照上述控制方法给出,仅采用单电压环即可实现能量正向传输与反向传输的无缝切换，不需要额外的控制处理即可实现能量双向流动。
进一步地，车载变流器电路还包括单刀双掷开关K1和开关K2，单刀双掷开关K1的一掷触点B与开关器件Q1的漏极相连，单刀双掷开关K1的单刀A与开关器件Q3的漏极相连，单刀双掷开关K1的另一掷触点C与地面直流电源相连；开关K2并联于电容Cr两端。单刀双掷开关K1的单刀A与一掷触点B接触且开关K2断开时，车载变流器电路处于运行模式（相当于没有K1、K2）；单刀双掷开关K1的单刀A与另一掷触点C接触且开关K2闭合时，车载变流器电路处于进站充电模式。
此时，上述车载变流器电路工作时开关器件驱动信号的控制方法:开关器件Q5保持开通，开关器件Q1、开关器件Q2、开关器件Q4、开关器件Q6、开关器件D1、开关器件D2、开关器件D3、开关器件D4保持关断;开关器件Q3固定频开通关断。
在开关器件Q3开通时，地面直流电源的电流依次流过开关器件Q3，电感Lm（变压器T励磁电感）,电感Lr（变压器T漏感）,开关K2，开关器件Q1的反并联二极管，开关器件Q5，给储能设备充电；当开关器件Q3关断时，电流依次流过开关器件Q4的反并联二极管，电感Lm（变压器T励磁电感）,电感Lr（变压器T漏感）,开关K2，开关器件Q1的反并联二极管，开关器件Q5续流给储能设备充电。
处于充电模式时，控制策略可根据充电的实际需求进行选择；可采集电压传感器TV1电压，控制充电电压；或可采集电流传感器TA1电流，控制充电电流；或者采用电压电流双环控制策略。
本发明与现有技术相比，具有以下技术效果：
（1）能够实现储能设备（低压）侧和牵引(高压)侧电源之间的双向能量传输；能量正向传输与反向传输可以实现无缝切换，而不需要其它额外的控制参与，控制简单容易实现。可以最大限度的利用电机制动时产生的能量，增加储能车辆的续航里程。
（2）通过开关切换，使得变流器具备了充电机功能，能够实现车载储能设备的充电功能，有利于变流器设备集约化设计。
（3）无论能量向哪个方向传输，高频开关器件（Q1-Q4、D1-D4）均能够实现软开关，变换效率高。
附图说明
图1为现有车载变流器电路的原理图；
图2为本发明的车载变流器电路的原理图；
图3为本发明的车载变流器电路牵引工况下开关器件驱动脉冲时序图；
图4为本发明的车载变流器电路制动工况下储能设备允许继续充电时的开关器件驱动脉冲时序图；
图5为本发明的车载变流器电路制动工况下储能设备不允许继续充电时的开关器件驱动脉冲时序图。
具体实施方式
车载变流器电路，包括低压侧储能设备(电池或者超级电容器)、开关器件Q5,开关器件Q6及其反并联二极管,放电电阻R, 开关器件Q1及其反并联二极管, 开关器件Q2及其反并联二极管, 开关器件Q3及其反并联二极管, 开关器件Q4及其反并联二极管,电感Lr,电感Lm,电容Cr,变压器T, 开关器件D1及其反并联二极管, 开关器件D2及其反并联二极管，开关器件D3及其反并联二极管，开关器件D4及其反并联二极管,支撑电容C，开关器件T1及其反并联二极管, 开关器件T2及其反并联二极管, 开关器件T3及其反并联二极管, 开关器件T4及其反并联二极管, 开关器件T5及其反并联二极管, 开关器件T6及其反并联二极管；
低压侧储能设备的正极连接于开关器件Q5的漏极；开关器件Q5的源极连接于开关器件Q6、开关器件Q1、开关器件Q3的漏极，开关器件Q6的源极与放电电阻R的一端连接，开关器件Q1的源极与开关器件Q2的漏极连接，开关器件Q3的源极与开关器件Q4的漏极连接，低压侧储能设备的负极与放电电阻的另一端、开关器件Q2的源极、开关器件Q4的源极相连；
电容Cr的一端与开关器件Q1的源极相连，电容Cr的另一端与电感Lr一端相连，电感Lr的另一端与电感Lm一端及变压器T原边绕组的同名端相连；电感Lm的另一端与变压器T原边绕组非同名端相连，变压器T原边绕组非同名端与开关器件Q3的源极相连;
开关器件D1的源极与开关器件D2的漏极及变压器次边的同名端相连接；开关器件D3的源极与开关器件D4的漏极及变压器次边的非同名端相连接；开关器件D1、开关器件D3的漏极与支撑电容C的一端相连,开关器件T1的源极与开关器件T2的漏极相连，开关器件T3的源极与开关器件T4的漏极相连，开关器件T5的源极与开关器件T6的漏极相连；开关器件D2、开关器件D4、开关器件T2、开关器件T4、开关器件T6的源极与支撑电容另一端相连,开关器件T1、开关器件T3、开关器件T5的漏极与与支撑电容C的一端相连，开关器件T1、开关器件T3、开关器件T5的源极分别与电机三相电缆连接。支撑电容C两端并联有电压传感器TV2；TA1为电流传感器用于采集储能设备充电电流，TV1为电压传感器用于采集低压侧储能设备的电压。所述的电感Lr可由变压器T的漏感替代，电感Lm可由变压器T的励磁电感替代。
该车载变流器电路工作时，若处于能量正向传输(牵引工况)过程，开关器件Q5导通，开关器件Q6关断。若处于能量反向传输过程（制动工况），且低压侧储能设备允许能量继续注入；则开关器件Q5保持导通，开关器件Q6保持关断，能量反向传输为低压侧储能设备充电。若处于能量反向传输过程（制动工况），且低压侧储能设备不允许能量继续注入；则开关器件Q5保持关断，开关器件Q6保持导通，反向传输的能量通过放电电阻R以热量的形式释放掉。
上述车载变流器电路工作时开关器件驱动信号的控制方法:若处于能量正向传输(牵引工况)过程，开关器件Q5导通，开关器件Q6关断；开关器件Q1、开关器件Q2、开关器件Q3、开关器件Q4、开关器件D1、开关器件D2、开关器件D3、开关器件D4按照相同的开关频率开通关断，并且开关频率范围始终在最大增益频率（该电路能输出的最大电压所对应的开关频率）与
Figure 160158DEST_PATH_IMAGE001
之间；开关器件Q1与开关器件Q2互补导通，开关器件Q3与开关器件Q4互补导通，其导通脉冲的宽度均为开关周期(Ts)的一半（未考虑死区）;开关器件D1与开关器件D2互补导通，开关器件D3与开关器件D4互补导通，其导通脉冲的宽度均为
Figure 487234DEST_PATH_IMAGE004
（未考虑死区）；并且开关器件Q1、开关器件Q4、开关器件D1、开关器件D4同一时刻导通，开关器件Q2、开关器件Q3、开关器件D2、开关器件D3同一时刻导通。具体驱动脉冲时序如图3所示。
若处于能量反向传输过程（制动工况），且储能设备允许能量继续注入,开关器件Q1-Q6、D1-D4开关动作时刻及脉冲大小与能量正向传输时相同，即：开关器件Q5保持导通，开关器件Q6保持关断；开关器件Q1、开关器件Q2、开关器件Q3、开关器件Q4、开关器件D1、开关器件D2、开关器件D3、开关器件D4按照相同的开关频率开通关断，并且开关频率范围始终在最大增益频率（该电路能输出的最大电压所对应的开关频率）与
Figure 365060DEST_PATH_IMAGE001
之间；开关器件Q1与开关器件Q2互补导通，开关器件Q3与开关器件Q4互补导通，其导通脉冲的宽度均为开关周期(Ts)的一半（未考虑死区）;开关器件D1与开关器件D2互补导通，开关器件D3与开关器件D4互补导通，其导通脉冲的宽度均为
Figure 980850DEST_PATH_IMAGE002
（未考虑死区）；并且开关器件Q1、开关器件Q4、开关器件D1、开关器件D4同一时刻导通，开关器件Q2、开关器件Q3、开关器件D2、开关器件D3同一时刻导通。具体驱动脉冲时序如图4所示。
若处于能量反向传输的过程（制动工况），但储能设备不允许能量继续注入；则开关器件Q5关断同时开关器件Q6开通；开关器件Q1-Q4、D1-D4开关动作时刻及脉冲大小与能量正向传输时相同，即：开关器件Q1、开关器件Q2、开关器件Q3、开关器件Q4、开关器件D1、开关器件D2、开关器件D3、开关器件D4按照相同的开关频率开通关断，并且开关频率范围始终在最大增益频率（该电路能输出的最大电压所对应的开关频率）与
Figure 602324DEST_PATH_IMAGE001
之间；开关器件Q1与开关器件Q2互补导通，开关器件Q3与开关器件Q4互补导通，其导通脉冲的宽度均为开关周期(Ts)的一半（未考虑死区）;开关器件D1与开关器件D2互补导通，开关器件D3与开关器件D4互补导通，其导通脉冲的宽度均为
Figure 49486DEST_PATH_IMAGE002
（未考虑死区）；并且开关器件Q1、开关器件Q4、开关器件D1、开关器件D4同一时刻导通，开关器件Q2、开关器件Q3、开关器件D2、开关器件D3同一时刻导通。具体驱动脉冲时序如图5所示。
上述车载变流器电路工作时，无论能量处于正向传输还是反向传输，控制策略可为采集输出电压传感器TV2的电压与给定电压Vref做差，再将误差值经过数字PID控制器，通过控制器输出值调整开关频率的方式来保证输出电压传感器TV2电压恒定。具体为：在能量正向传输（牵引工况）过程中时，当电压传感器TV2的电压偏高或者有负载突减时，则提高开关器件Q1-Q4、D1-D4的开关频率。当电压传感器TV2的电压偏低或者负载突增时，则降低开关器件Q1-Q4、D1-D4的开关频率。同样，在能量反向传输（制动工况）过程中时，当电压传感器TV2的电压偏高，则提高开关器件Q1-Q4、D1-D4的开关频率。当电压传感器TV2的电压偏低，则降低开关器件Q1-Q4、D1-D4的开关频率。开关器件驱动信号按照上述控制方法给出,仅采用单电压环即可实现能量正向传输与反向传输的无缝切换，不需要额外的控制处理即可实现能量双向流动。
进一步地，车载变流器电路还包括单刀双掷开关K1和开关K2，单刀双掷开关K1的一掷触点B与开关器件Q1的漏极相连，单刀双掷开关K1的单刀A与开关器件Q3的漏极相连，单刀双掷开关K1的另一掷触点C与地面直流电源相连；开关K2并联于电容Cr两端。单刀双掷开关K1的单刀A与一掷触点B接触且开关K2断开时，车载变流器电路处于运行模式（相当于没有K1、K2），单刀双掷开关K1的单刀A与另一掷触点C接触且开关K2闭合时，车载变流器电路处于进站充电模式，此时，开关器件Q5保持开通，开关器件Q1、开关器件Q2、开关器件Q4、开关器件Q6、开关器件D1、开关器件D2、开关器件D3、开关器件D4保持关断;开关器件Q3定频开通关断。在开关器件Q3开通时，地面直流电源的电流依次流过开关器件Q3，电感Lm（变压器T励磁电感）,电感Lr（变压器T漏感）,开关K2，开关器件Q1的反并联二极管，开关器件Q5，给储能设备充电；当开关器件Q3关断时，电流依次流过开关器件Q4的反并联二极管，电感Lm（变压器T励磁电感）,电感Lr（变压器T漏感）,开关K2，开关器件Q1的反并联二极管，开关器件Q5续流给储能设备充电。
采集电压传感器TV1电压，或者采集电流传感器TA1电流，用于对充电电压或者充电电流的闭环控制；通过调节开关器件Q3脉冲宽度，即导通占空比来实现对储能设备的充电电压与充电电流控制，进而达到充电功能；也就是说，当处于电压环控制时，若需要提高充电电压则将Q3占空比调大，若需降低充电电压则将Q3占空比调小；同理当处于电电流环控制时，若需要提高充电电流则将Q3占空比调大，若需降低充电电流则将Q3占空比调小。
在具体实施时，除了开关器件Q5和开关器件Q6以外，其余所有互补工作的开关器件之间需要设置合理的死区时间以实现各开关器件的软开关。
在具体实施时，除了开关器件Q5,所有的开关器件应选用带有寄生体二极管的半导体开关器件，例如金属氧化物半导体场效应晶体管等。如果所选用的开关器件不带有寄生体二极管，则应该在其漏极和源极两端反并联二极管。

Claims (8)

1.一种车载变流器电路，其特征在于，包括低压侧储能设备，开关器件Q5,开关器件Q6及其反并联二极管，放电电阻R，开关器件Q1及其反并联二极管， 开关器件Q2及其反并联二极管，开关器件Q3及其反并联二极管， 开关器件Q4及其反并联二极管，电感Lr，电感Lm，电容Cr，变压器T，开关器件D1及其反并联二极管， 开关器件D2及其反并联二极管，开关器件D3及其反并联二极管，开关器件D4及其反并联二极管，支撑电容C，开关器件T1及其反并联二极管，开关器件T2及其反并联二极管， 开关器件T3及其反并联二极管， 开关器件T4及其反并联二极管， 开关器件T5及其反并联二极管， 开关器件T6及其反并联二极管；
低压侧储能设备的正极连接于开关器件Q5的漏极；开关器件Q5的源极连接于开关器件Q6、开关器件Q1、开关器件Q3的漏极，开关器件Q6的源极与放电电阻R的一端连接，开关器件Q1的源极与开关器件Q2的漏极连接，开关器件Q3的源极与开关器件Q4的漏极连接，低压侧储能设备的负极与放电电阻R的另一端、开关器件Q2的源极、开关器件Q4的源极相连；
电容Cr的一端与开关器件Q1的源极相连，电容Cr的另一端与电感Lr一端相连，电感Lr的另一端与电感Lm一端及变压器T原边绕组的同名端相连；电感Lm的另一端与变压器T原边绕组非同名端相连，变压器T原边绕组非同名端与开关器件Q3的源极相连；
开关器件D1的源极与开关器件D2的漏极及变压器次边的同名端相连接；开关器件D3的源极与开关器件D4的漏极及变压器次边的非同名端相连接；开关器件D1、开关器件D3的漏极与支撑电容C的一端相连，开关器件T1的源极与开关器件T2的漏极相连，开关器件T3的源极与开关器件T4的漏极相连，开关器件T5的源极与开关器件T6的漏极相连；开关器件D2、开关器件D4、开关器件T2、开关器件T4、开关器件T6的源极与支撑电容另一端相连，开关器件T1、开关器件T3、开关器件T5的漏极与支撑电容C的一端相连，开关器件T1、开关器件T3、开关器件T5的源极分别与电机三相电缆连接；
还包括单刀双掷开关K1和开关K2，单刀双掷开关K1的一掷触点B与开关器件Q1的漏极相连，单刀双掷开关K1的单刀A与开关器件Q3的漏极相连，单刀双掷开关K1的另一掷触点C与地面直流电源相连；开关K2并联于电容Cr两端。
2.根据权利要求1所述的车载变流器电路，其特征在于，支撑电容C两端并联有电压传感器TV2。
3.根据权利要求2所述的车载变流器电路，其特征在于，所述的电感Lr由变压器T的漏感替代，电感Lm由变压器T的励磁电感替代。
4.根据权利要求1或2或3所述的车载变流器电路，其特征在于，除了开关器件Q5和开关器件Q6以外，其余所有互补工作的开关器件之间需要设置合理的死区时间以实现各开关器件的软开关。
5.用于权利要求2所述车载变流器电路的控制方法，其特征在于，
若处于能量正向传输过程，开关器件Q5导通，开关器件Q6关断；开关器件Q1、开关器件Q2、开关器件Q3、开关器件Q4、开关器件D1、开关器件D2、开关器件D3、开关器件D4按照相同的开关频率开通关断，并且开关频率范围始终在最大增益频率与
Figure DEST_PATH_IMAGE002
之间；开关器件Q1与开关器件Q2互补导通，开关器件Q3与开关器件Q4互补导通，其导通脉冲的宽度均为开关周期的一半;开关器件D1与开关器件D2互补导通，开关器件D3与开关器件D4互补导通，其导通脉冲的宽度均为
Figure DEST_PATH_IMAGE004
；并且开关器件Q1、开关器件Q4、开关器件D1、开关器件D4同一时刻导通，开关器件Q2、开关器件Q3、开关器件D2、开关器件D3同一时刻导通；
若处于能量反向传输过程，且储能设备允许能量继续注入,开关器件Q1-Q6、D1-D4开关动作时刻及脉冲大小与能量正向传输时相同，即：开关器件Q5保持导通，开关器件Q6保持关断；开关器件Q1、开关器件Q2、开关器件Q3、开关器件Q4、开关器件D1、开关器件D2、开关器件D3、开关器件D4按照相同的开关频率开通关断，并且开关频率范围始终在最大增益频率与
Figure 412609DEST_PATH_IMAGE002
之间；开关器件Q1与开关器件Q2互补导通，开关器件Q3与开关器件Q4互补导通，其导通脉冲的宽度均为开关周期的一半；开关器件D1与开关器件D2互补导通，开关器件D3与开关器件D4互补导通，其导通脉冲的宽度均为
Figure 939537DEST_PATH_IMAGE004
；并且开关器件Q1、开关器件Q4、开关器件D1、开关器件D4同一时刻导通，开关器件Q2、开关器件Q3、开关器件D2、开关器件D3同一时刻导通；
若处于能量反向传输的过程，但储能设备不允许能量继续注入；则开关器件Q5关断同时开关器件Q6开通；开关器件Q1-Q4、D1-D4开关动作时刻及脉冲大小与能量正向传输时相同，即：开关器件Q1、开关器件Q2、开关器件Q3、开关器件Q4、开关器件D1、开关器件D2、开关器件D3、开关器件D4按照相同的开关频率开通关断，并且开关频率范围始终在最大增益频率与
Figure 781591DEST_PATH_IMAGE002
之间；开关器件Q1与开关器件Q2互补导通，开关器件Q3与开关器件Q4互补导通，其导通脉冲的宽度均为开关周期的一半；开关器件D1与开关器件D2互补导通，开关器件D3与开关器件D4互补导通，其导通脉冲的宽度均为
Figure DEST_PATH_IMAGE005
；并且开关器件Q1、开关器件Q4、开关器件D1、开关器件D4同一时刻导通，开关器件Q2、开关器件Q3、开关器件D2、开关器件D3同一时刻导通。
6.根据权利要求5所述的车载变流器电路的控制方法，其特征在于，无论能量处于正向传输还是反向传输，控制策略均为采集电压传感器TV2的电压与给定电压做差，再将误差值经过数字PID控制器，通过控制器输出值调整开关频率的方式来保证电压传感器TV2电压恒定，不必增加额外的控制来区别能量正向传输或者反向传输，即可实现能量双向流动的控制；具体为：在能量正向传输过程中时，当电压传感器TV2的电压偏高或者有负载突减时，则提高开关器件Q1-Q4、D1-D4的开关频率；当电压传感器TV2的电压偏低或者负载突增时，则降低开关器件Q1-Q4、D1-D4的开关频率；同样，在能量反向传输过程中时，当电压传感器TV2的电压偏高，则提高开关器件Q1-Q4、D1-D4的开关频率；当电压传感器TV2的电压偏低，则降低开关器件Q1-Q4、D1-D4的开关频率。
7.用于权利要求1所述车载变流器电路的控制方法，其特征在于，单刀双掷开关K1的单刀A与另一掷触点C接触且开关K2闭合时，车载变流器电路处于进站充电模式，此时，开关器件Q5保持开通，开关器件Q1、开关器件Q2、开关器件Q4、开关器件Q6、开关器件D1、开关器件D2、开关器件D3、开关器件D4保持关断；开关器件Q3定频开通关断。
8.根据权利要求7所述的车载变流器电路的控制方法，其特征在于，支撑电容C两端并联有电压传感器TV2；TV1为电压传感器用于采集低压侧储能设备的电压，TA1为电流传感器用于采集储能设备充电电流；采集电压传感器TV1电压，或者采集电流传感器TA1电流，用于对充电电压或者充电电流的闭环控制；通过调节开关器件Q3脉冲宽度，即导通占空比来实现对储能设备的充电电压与充电电流控制。
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