CN112886830B - 一种地铁车辆用辅助电源变换电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种地铁车辆用辅助电源变换电路，包括第一半功率模块、第一高频隔离变压器、高压变换电路、第二半功率模块、第二高频隔离变压器和低压变换电路；所述第一半功率模块的输入端和所述第二半功率模块的输入端可串联连接或者并联连接；所述第一、二半功率模块的输出端和所述第一、二高频隔离变压器的原边绕组分别对应连接；所述第一、二高频隔离变压器的副边绕组分别均与所述高压变换电路的输入端和所述低压变换电路的输入端连接；只需通过设置两个半功率模块的输入端之间的连接方式为串联或并联即可实现两种不同的输入电压等级，无需改变内部电路型式，应用灵活。

Description

一种地铁车辆用辅助电源变换电路
技术领域
本发明涉及辅助电源变换电路领域，尤其涉及一种地铁车辆用辅助电源变换电路。
背景技术
地铁辅助电源系统是为地铁列车AC空压机、空调设备、通风装置等交流负载供电，并为直流负载供电和110V列车蓄电池充电。辅助电源系统的输入供电直流标称电压一般采用750V或1500V，输出通常含三相380VAC和110VDC两种电压制式。为满足系统安全要求，通常规定辅助电源变换电路的输入电路、380VAC与110VDC电路相互隔离。
现有技术中地铁车辆用辅助电源变换电路的电路型式与方案通常采用三种电路结构：
第一种电路结构为高压侧采用高压半导体器件(3300V或1700V电压等级)直接或串联组成三相逆变器后经隔离变压器和LC滤波等电路输出3相AC380V，110V变换电路直接由高压侧供电经过逆变、隔离变压器和整流电路后输出，两组变换电路完全独立，具备较高的可靠性，此电路结构通常称为工频辅助逆变器；所述工频辅助逆变器电路型式简单，但由于采用的隔离变压器重量较大导致整机功率密度较低，且由高压输入直接供电变换的110VDC电路也较为复杂，其后端的隔离变压器运行范围较宽导致磁芯利用率也不高。
第二种电路结构为高压侧采用BOOST并联(750V供电电压)或串联(1500V供电电压)中间预稳压电路后分别经过全桥LLC电路、高频变压器以及二极管整流电路后输出600V～700V中间环节直流电压，再通过三相逆变电路输出3相AC380V，110V变换电路由中间环节直流电压供电通过全桥或半桥移相电路、高频隔离变压器以及整流滤波等电路输出，此电路结构通常称为中高频辅助逆变器；所述中高频辅助逆变器由于110V变换电路由中间环节取电，其对前级隔离的可靠性要求相比第一种电路结构较高，并且通过采用高频隔离DCDC和高频隔离变压器相对第一种电路结构提升了功率密度，但中间直流母线供电的110V变换电路容易受逆变电路影响，且后级变换电路依然较为复杂，同时整流二极管反向恢复损耗较大。
第三种电路结构中三相AC380V变换电路基本与第二种电路结构相同，但110V变换电路由AC380V输出供电，经过三相整流、移相全桥、高频隔离变压器以及整流滤波等电路，型式较第二种电路结构更复杂，且降低了电路的可靠性和变换效率。
由上可得，现有技术中地铁车辆用辅助电源变换电路结构存在一定缺陷，仍需改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种地铁车辆用辅助电源变换电路，在无需改变内部电路型式的情况下实现不同的输入电压等级，应用灵活。
为了解决上述技术问题，本发明采用的一种技术方案为：
一种地铁车辆用辅助电源变换电路，包括第一半功率模块、第一高频隔离变压器、高压变换电路、第二半功率模块、第二高频隔离变压器和低压变换电路；
所述第一半功率模块的输入端和所述第二半功率模块的输入端可串联连接或者并联连接；
所述第一半功率模块的输出端和所述第一高频隔离变压器的原边绕组连接；
所述第二半功率模块的输出端和所述第二高频隔离变压器的原边绕组连接；
所述第一高频隔离变压器的副边绕组分别与所述高压变换电路的输入端和所述低压变换电路的输入端连接；
所述第二高频隔离变压器的副边绕组分别与所述高压变换电路的输入端和所述低压变换电路的输入端连接。
本发明的有益效果在于：本发明提供的一种地铁车辆用辅助电源变换电路，通过设置第一半功率模块和第二半功率模块，且两个半功率模块的输入端之间可以选择串联连接或者并联连接，且第一、二半功率模块分别通过第一、二高频隔离变压器给高压变换电路及低压变换电路供电，只需通过设置两个半功率模块的输入端之间的连接方式为串联或并联即可实现两种不同的输入电压等级，从而可以适用于地铁车辆直流1500V/750V两种电压等级，且同时输出3相AC380V和DC110V，无需改变内部电路型式，应用灵活。
附图说明
图1为一种地铁车辆用辅助电源变换电路。
标号说明：
1+、第一输入端；1-、第二输入端；2+、第三输入端；2-、第四输入端；BOOST1、第一BOOST电路；BOOST2、第二BOOST电路；H桥1、第一H桥电路；H桥2、第二H桥电路；BUCK1、第一BUCK电路；BUCK2、第二BUCK电路；C1、第一电容；C2、第二电容；C3、第三电容；C4、第四电容；C5、第五电容；C6、第六电容；C7、第七电容；L1、第一电感；L2、第二电感；T1、第一高频隔离变压器；T2、第二高频隔离变压器；1C、第一高压绕组的第一端；1D、第一高压绕组的第二端；2C、第二高压绕组的第一端；2D、第二高压绕组的第二端；1E、第一低压绕组的第一端；1F、第一低压绕组的第二端；2E、第二低压绕组的第一端；2F、第二低压绕组的第二端；1A、第一高频隔离变压器的原边绕组的第一端；1B、第一高频隔离变压器的原边绕组的第二端；2A、第二高频隔离变压器的原边绕组的第一端；2B、第二高频隔离变压器的原边绕组的第二端；DR1、第一二极管；DR2、第二二极管；D3-D18、第三二极管-第十八二极管。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
请参照图1，本发明实施例提供了一种地铁车辆用辅助电源变换电路，包括第一半功率模块、第一高频隔离变压器、高压变换电路、第二半功率模块、第二高频隔离变压器和低压变换电路；
所述第一半功率模块的输入端和所述第二半功率模块的输入端可串联连接或者并联连接；
所述第一半功率模块的输出端和所述第一高频隔离变压器的原边绕组连接；
所述第二半功率模块的输出端和所述第二高频隔离变压器的原边绕组连接；
所述第一高频隔离变压器的副边绕组分别与所述高压变换电路的输入端和所述低压变换电路的输入端连接；
所述第二高频隔离变压器的副边绕组分别与所述高压变换电路的输入端和所述低压变换电路的输入端连接。
由上述描述可知，通过设置第一半功率模块和第二半功率模块，两个半功率模块的输入端之间可以选择串联连接或者并联连接，且第一、二半功率模块分别通过第一、二高频隔离变压器给高压变换电路及低压变换电路供电，只需通过设置两个半功率模块的输入端之间的连接方式为串联或并联即可实现两种不同的输入电压等级，从而可以适用于地铁车辆直流1500V/750V两种电压等级，且同时输出3相AC380V和DC110V，无需改变内部电路型式，应用灵活。
进一步地，所述第一高频隔离变压器的副边绕组包括第一高压绕组和第一低压绕组；
所述第二高频隔离变压器的副边绕组包括第二高压绕组和第二低压绕组；
所述高压变换电路的输入端分别与所述第一高压绕组和第二高压绕组连接；
所述低压变换电路的输入端分别与所述第一低压绕组和第二低压绕组连接。
由上述描述可知，通过对第一、二半功率模块分别采用双绕组高频变压器对低压变换电路和高压变换电路进行输出，不仅实现了各电路之间的高频隔离，减小了隔离变压器的体积和重量，同时减少了所需隔离变压器数量，从而提高了整机功率密度，降低了交流负载波动对直流电源输出特性的影响。
进一步地，所述低压变换电路包括第一整流滤波电路、第二整流滤波电路、第一直流变换电路和第二直流变换电路；
所述第一整流滤波电路的输入端和所述第一低压绕组连接；
所述第二整流滤波电路的输入端和所述第二低压绕组连接；
所述第一整流滤波电路的输出端和所述第一直流变换电路的输入端连接；
所述第二整流滤波电路的输出端和所述第二直流变换电路的输入端连接。
由上述描述可知，通过设置高频隔离变压器对应的两个低压绕组整流后各自独立给对应的直流变换电路供电，而非并联连接，从而可以结合主动均衡控制方法，当由于电路参数差异引起输出功率不均衡时，通过控制两个直流变换电路的平均输入功率，以实现两个高频变压器原边总输入功率的平衡，进而保证原边电压平衡。
进一步地，所述第一直流变换电路包括第一BUCK电路；
所述第二直流变换电路包括第二BUCK电路；
所述第一BUCK电路的输入端和所述第一整流滤波电路的输出端连接；
所述第二BUCK电路的输入端和所述第二整流滤波电路的输出端连接。
由上述描述可知，第一、二低压绕组分别经过第一、二整流滤波电路整流滤波后，采用Buck电路进行直流变换输出DC110V电源，有利于实现110V负载供电和蓄电池充电控制策略。
进一步地，所述高压变换电路包括第一整流电路、第二整流电路、第一滤波电路和逆变电路；
所述第一整流电路的输入端和所述第一高压绕组连接；
所述第二整流电路的输入端和所述第二高压绕组连接；
所述第一整流电路的输出端和所述第二整流电路的输出端并联连接；
所述第二整流电路的输出端与所述第一滤波电路的输入端连接；
所述第一滤波电路的输出端与所述逆变电路的输入端连接。
由上述描述可知，通过在高压变换电路设置逆变电路输出AC380V电源及在低压变换电路设置直流变换电路输出DC110V电源，区别于现有技术中共用650V直流母线，有利于降低交流负载波动对直流电源输出特性的影响。
进一步地，所述第一半功率模块包括第一BOOST电路、第二滤波电路、第一H桥电路和第一电容；
所述第一BOOST电路包括第一输入端和第二输入端；
所述第一BOOST电路的输出端与所述第二滤波电路的输入端连接；
所述第二滤波电路的输出端和所述第一H桥电路的输入端连接；
所述第一H桥电路的第一输出端和所述第一电容的一端连接；
所述第一电容的另一端和所述第一高频隔离变压器的原边绕组的第一端连接；
所述第一高频隔离变压器的原边绕组的第二端和所述第一H桥电路的第二输出端连接；
所述第二半功率模块包括第二BOOST电路、第三滤波电路、第二H桥电路和第二电容；
所述第二BOOST电路包括所述第三输入端和第四输入端；
所述第一输入端和第二输入端与所述第三输入端和第四输入端之间可串联连接或者并联连接；
所述第二BOOST电路的输出端与所述第三滤波电路的输入端连接；
所述第三滤波电路的输出端和所述第二H桥电路的输入端连接；
所述第二H桥电路的第一输出端和所述第二电容的一端连接；
所述第二电容的另一端和所述第二高频隔离变压器的原边绕组的第一端连接；
所述第二高频隔离变压器的原边绕组的第二端和所述第二H桥电路的第二输出端连接。
从上述描述可知，通过在第一、二半功率模块设置BOOST电路，所述BOOST电路可以实现预稳压功能，从而提高输出稳定度，通过设置H桥电路和电容，可以使得H桥电路和后级连接的电容及高频变压器的励磁电感与漏电感形成串联LLC软开关电路，从而降低电路损耗，提高功率密度。
进一步地，所述低压变换电路还包括第一电感和第二电感；
所述第一直流变换电路的输出端和所述第一电感的一端连接；
所述第二直流变换电路的输出端和所述第二电感的一端连接；
所述第一电感的另一端和所述第二电感的另一端连接。
从上述描述可知，通过设置第一BUCK电路和第二BUCK电路输出端分别与第一电感和第二电感连接，可以对低压绕组经直流变换后起到滤波作用，稳定直流特性。
进一步地，所述低压变换电路还包括第一二极管和第二二极管；
所述第一二极管的正极和所述第一电感的另一端连接；
所述第一二极管的负极和所述第二二极管的正极连接。
由上述描述可知，通过在低压变换电路设置第一二极管和第二二极管，其中第一二极管可以避免蓄电池侧的电流反向流入变换电路内部，第二二极管用于实现与外部其它DC110V直流电源的并联，同时便于低压供电解耦。
进一步地，所述第一整流滤波电路包括两个第一功率半导体组；
所述第一直流变换电路的输入端分别与两个所述第一功率半导体组的两端连接；
所述第一功率半导体组包括两个串联连接的功率半导体；
所述第一低压绕组的第一端和第二端一一对应连接在所述两个第一功率半导体组的所述两个串联连接的功率半导体之间；
所述第二整流滤波电路包括两个第二功率半导体组；
所述第二直流变换电路的输入端分别与两个所述第二功率半导体组的两端连接；
所述第二功率半导体组包括两个串联连接的功率半导体；
所述第二低压绕组的第一端和第二端一一对应连接在所述两个第二功率半导体组的所述两个串联连接的功率半导体之间。
进一步地，所述功率半导体包括具有低压高频特性的功率半导体。
由上述描述可知，低压变换电路由于电压等级较低，因此可采用低压高频化的功率半导体，从而提高了110V直流变换单元的功率密度。
本发明上述一种地铁车辆用辅助电源变换电路可以应用于任何类型的地铁车辆辅助供电系统，所述辅助供电系统的输入供电直流标称电压一般采用750V或1500V，输出通常含三相380VAC和110VDC两种电压制式。为满足系统安全要求，通常规定辅助供电系统的输入电路、380VAC与110VDC电路相互隔离。以下通过具体实施方式进行说明：
本发明的实施例一为：
如图1所示，一种地铁车辆用辅助电源变换电路，包括第一半功率模块、第一高频隔离变压器T1、高压变换电路、第二半功率模块、第二高频隔离变压器T2和低压变换电路；
所述第一半功率模块的输入端和所述第二半功率模块的输入端可串联连接或者并联连接；
其中，所述串联连接方式对应的供电输入适用于1500V输入直流电压等级；所述并联连接方式对应的供电输入适用于750V输入直流电压等级高功率场合；
所述第一半功率模块的输出端和所述第一高频隔离变压器T1的原边绕组连接；
所述第二半功率模块的输出端和所述第二高频隔离变压器T2的原边绕组连接；
所述第一高频隔离变压器T1的副边绕组分别与所述高压变换电路的输入端和所述低压变换电路的输入端连接；
所述第二高频隔离变压器T2的副边绕组分别与所述高压变换电路的输入端和所述低压变换电路的输入端连接；
其中，所述低压变换电路输出为直流110V电源供电，所述高压变换电路输出为三相交流380V电源供电；
所述地铁车辆用辅助电源变换电路的工作原理为通过设置第一半功率模块和第二半功率模块，两个半功率模块的输入端之间可以选择串联连接或者并联连接，且第一、二半功率模块分别通过第一、二高频隔离变压器给高压变换电路及低压变换电路供电，只需通过设置两个半功率模块的输入端之间的连接方式为串联或并联即可实现两种不同的输入电压等级，从而可以适用于地铁车辆直流1500V/750V两种电压等级，且同时输出3相AC380V和DC110V，无需改变内部电路型式，应用灵活。
本发明的实施例二为：
如图1所示，在上述实施例一的基础上，本实施例对第一、二半功率模块进行了进一步限定：
所述第一半功率模块包括第一BOOST电路BOOST1、第二滤波电路、第一H桥电路H桥1和第一电容C1；
其中，所述第二滤波电路包括第三电容C3；
所述第一BOOST电路包括第一输入端1+和第二输入端1-；
所述第一BOOST电路BOOST1的输出端与所述第二滤波电路的输入端连接；
所述第二滤波电路的输出端和所述第一H桥电路H桥1的输入端连接；
其中，所述第三电容C3的两端分别与所述第一BOOST电路BOOST1的输出端和所述第一H桥电路H桥1的输入端并联；
所述第一H桥电路H桥1的第一输出端和所述第一电容C1的一端连接；
所述第一电容C1的另一端和所述第一高频隔离变压器T1的原边绕组的第一端1A连接；
所述第一高频隔离变压器T1的原边绕组的第二端1B和所述第一H桥电路H桥1的第二输出端连接；
所述第二半功率模块包括第二BOOST电路BOOST2、第三滤波电路、第二H桥电路H桥2和第二电容C2；
其中，所述第二滤波电路包括第四电容C4；
所述第二BOOST电路包括第三输入端2+和第四输入端2-；
所述第一输入端1+和第二输入端1-与所述第三输入端2+和第四输入端2-之间可串联连接或者并联连接；
其中，所述串联连接方式是指第二输入端1-和第三输入端2+连接，如图1中虚线所示，供电输入适用于1500V输入直流电压等级；所述并联连接方式是指第一输入端1+和第三输入端2+连接，第二输入端1-和第四输入端2-连接，如图1中点划线所示，供电输入适用于750V输入直流电压等级高功率场合；
所述第二BOOST电路BOOST2的输出端与所述第三滤波电路的输入端连接；
所述第三滤波电路的输出端和所述第二H桥电路H桥2的输入端连接；
其中，所述第四电容C4的两端分别与所述第二BOOST电路BOOST2的输出端和所述第二H桥电路H桥2的输入端并联；
所述第二H桥电路H桥2的第一输出端和所述第二电容C2的一端连接；
所述第二电容C2的另一端和所述第二高频隔离变压器T2的原边绕组的第一端2A连接；
所述第二高频隔离变压器T2的原边绕组的第二端2B和所述第二H桥电路H桥2的第二输出端连接；
所述第一、二半功率模块的工作原理为通过在第一、二半功率模块设置BOOST电路，所述BOOST电路可以实现预稳压功能，所述第三电容和第四电容具有滤波作用，从而提高输出稳定度，通过设置H桥电路和电容，可以使得H桥电路和后级连接的电容及高频变压器的励磁电感与漏电感形成串联LLC软开关电路，从而降低电路损耗，提高功率密度。
本发明的实施例三为：
如图1所示，在上述实施例二的基础上，本实施例对所述第一、二高频隔离变压器的副边绕组分别与高压、低压变换电路的连接方式进行了进一步限定；
所述第一高频隔离变压器T1的副边绕组包括第一高压绕组和第一低压绕组；
所述第二高频隔离变压器T2的副边绕组包括第二高压绕组和第二低压绕组；
所述低压变换电路的输入端分别与所述第一低压绕组和第二低压绕组连接；
其中，第一、二高压绕组的电压范围可选择600V～700V，第一、二低压绕组的电压范围可选择135V～200V；
所述低压变换电路包括第一整流滤波电路、第二整流滤波电路、第一直流变换电路和第二直流变换电路；
所述第一整流滤波电路的输入端和所述第一低压绕组连接；
所述第二整流滤波电路的输入端和所述第二低压绕组连接；
所述第一整流滤波电路的输出端和所述第一直流变换电路的输入端连接；
所述第二整流滤波电路的输出端和所述第二直流变换电路的输入端连接；
所述低压变换电路的工作原理为通过设置两个高频隔离变压器对应的两个低压绕组整流后各自独立给对应的直流变换电路供电，而非并联连接，从而可以结合主动均衡控制方法，当由于电路参数差异引起输出功率不均衡时，通过控制两个直流变换电路的平均输入功率，以实现两个高频变压器原边总输入功率的平衡，进而保证原边电压平衡；
所述高压变换电路的输入端分别与所述第一高压绕组和第二高压绕组连接；
所述高压变换电路包括第一整流电路、第二整流电路、第一滤波电路和逆变电路；
其中，所述第一滤波电路包括第五电容C5；
所述第一整流电路的输入端和所述第一高压绕组连接；
所述第二整流电路的输入端和所述第二高压绕组连接；
所述第一整流电路的输出端和所述第二整流电路的输出端并联连接；
所述第二整流电路的输出端与所述第一滤波电路的输入端连接；
所述第一滤波电路的输出端与所述逆变电路的输入端连接；
其中，所述第五电容C5的两端分别与所述第二整流电路的输出端和逆变电路的输入端并联连接；
在一种可选的实施方式中，所述第一整流电路和所述第二整流电路均为全桥整流电路，具体为，第一整流电路包括第十一二极管D11、第十二二极管D12、第十三二极管D13、第十四二极管D14，第二整流电路包括第十五二极管D15、第十六二极管D16、第十七二极管D17、第十八二极管D18，其中，第十一二极管D11的正极和第十二二极管D12的负极连接，第十三二极管D13的正极和第十四二极管D14的负极连接，第十五二极管D15的正极和第十六二极管D16的负极连接，第十七二极管D17的正极和第十八二极管D18的负极连接，第十一二极管D11的负极、第十三二极管D13的负极、第十五二极管D15的负极、第十七二极管D17的负极及与第五电容C5的一端连接，第十二二极管D12的正极、第十四二极管D14的正极、第十六二极管D16的正极和第十八二极管D18的正极及与第五电容C5的另一端连接，第一高压绕组的第一端1C与第十一二极管D11的正极连接，第一高压绕组的第二端1D与第十三二极管D13的正极连接，第二高压绕组的第一端2C与第十五二极管D15的正极连接，第二高压绕组的第二端2D与第十七二极管D17的正极连接。
本发明的实施例四为：
如图1所示，在上述实施例三的基础上，本实施例对低压变换电路的内部结构进行了进一步限定；
所述第一直流变换电路包括第一BUCK电路BUCK1；
所述第二直流变换电路包括第二BUCK电路BUCK2；
所述第一BUCK电路BUCK1的输入端和所述第一整流滤波电路的输出端连接；
所述第二BUCK电路BUCK2的输入端和所述第二整流滤波电路的输出端连接；
其中，所述第一整流滤波电路包括两个第一功率半导体组，所述第一BUCK电路BUCK1的输入端分别与两个所述第一功率半导体组的两端连接，所述第一功率半导体组包括两个串联连接的功率半导体，所述第一低压绕组的第一端1E和第二端1F一一对应连接在所述两个第一功率半导体组的所述两个串联连接的功率半导体之间；
所述第二整流滤波电路包括两个第二功率半导体组，所述第二BUCK电路BUCK2的输入端分别与两个所述第二功率半导体组的两端连接，所述第二功率半导体组包括两个串联连接的功率半导体，所述第二低压绕组的第一端2E和第二端2F一一对应连接在所述两个第二功率半导体组的所述两个串联连接的功率半导体之间；
优选地，所述功率半导体包括具有低压高频特性的功率半导体；
在一种可选的实施方式中，所述第一整流滤波电路还包括第六电容C6，所述第六电容C6的两端与所述第一功率半导体组的两端并联连接，两个所述第一功率半导体组分别对应包括第三二极管D3和第四二极管D4、第五二极管D5和第六二极管D6，其中第三二极管3的正极和第四二极管D4的负极连接，第五二极管D5的正极和第六二极管D6的负极连接，所述第一BUCK电路BUCK1的输入端包括正输入端和公共端，第三二极管D3的负极、第五二极管D5的负极、第六电容C6的一端与第一BUCK电路BUCK1的正输入端连接，第四二极管D4的正极、第六二极管D6的正极、第六电容C6的另一端与第一BUCK电路BUCK1的公共端连接，第一低压绕组的第一端1E与第三二极管D3的正极连接，第一低压绕组的第二端1F与第五二极管D5的正极连接；
所述第二整流滤波电路还包括第七电容C7，所述第七电容C7的两端与所述第二功率半导体组的两端并联连接，两个所述第二功率半导体组分别对应包括第七二极管D7和第八二极管D8、第九二极管D9和第十二极管D10，其中第七二极管D7的正极和第八二极管D8的负极连接，第九二极管D9的正极和第十二极管D10的负极连接，所述第二BUCK电路的输入端BUCK2包括正输入端和公共端，第七二极管D7的负极、第九二极管D9的负极、第七电容C7的一端与第二BUCK电路BUCK2的正输入端连接，第八二极管D8的正极、第十二极管D10的正极、第七电容C7的另一端与第二BUCK电路BUCK2的公共端连接，第二低压绕组的第一端2E与第七二极管D7的正极连接，第二低压绕组的第二端2F与第九二极管D9的正极连接；
此外，所述第一BUCK电路BUCK1和第二BUCK电路BUCK2包括典型两电平BUCK电路，其中的功率半导体均可以选择低压高频化器件。
本发明的实施例五为：
如图1所示，在上述实施例四的基础上，本实施例对所述第一BUCK电路BUCK1和第二BUCK电路BUCK2的输出进行了进一步限定；
所述低压变换电路还包括第一电感L1和第二电感L2；
所述第一BUCK电路BUCK1的输出端和所述第一电感L1的一端连接；
所述第二BUCK电路BUCK2的输出端和所述第二电感L2的一端连接；
所述第一电感L1的另一端和所述第二电感L2的另一端连接；
所述低压变换电路还包括第一二极管DR1和第二二极管DR2；
所述第一二极管DR1的正极和所述第一电感L1的另一端连接；
所述第一二极管DR1的负极和所述第二二极管DR2的正极连接；
其中，所述第一BUCK电路BUCK1和第二BUCK电路BUCK2的公共端连接外界直流110V电源的负极DC110V-，所述第二二极管DR2的负极连接外界直流110V电源的正极DC110V+，从而实现所述低压变换电路与外部DC110V直流电源的并联，所述第一BUCK电路BUCK1和第二BUCK电路BUCK2的公共端连接蓄电池的负极BT-，所述第一二极管DR1的负极连接蓄电池的正极BT+，从而实现对蓄电池的充电，且可以避免蓄电池侧的电流反向流入变换电路内部。
综上所述，本发明提供的一种地铁车辆用辅助电源变换电路，通过设置第一半功率模块和第二半功率模块，且两个半功率模块的输入端之间可以选择串联连接或者并联连接，且第一、二半功率模块分别通过第一、二高频隔离变压器给高压变换电路及低压变换电路供电，只需通过设置两个半功率模块的输入端之间的连接方式为串联或并联即可实现两种不同的输入电压等级，从而可以适用于地铁车辆直流1500V/750V两种电压等级，且同时输出3相AC380V和DC110V，无需改变内部电路型式，应用灵活；相应地对于第一半功率模块和第二半功率模块分别设置第一高频隔离变压器和第二高频隔离变压器，并且两个高频隔离变压器的副边均采用双绕组的形式，不仅实现了各电路之间的高频隔离，减小了隔离变压器的体积和重量，同时减少了所需隔离变压器数量，提高了整机功率密度；所述副边双绕组包括高压绕组和低压绕组，两个高频隔离变压器对应的两个低压绕组整流后各自独立给对应的直流变换电路供电，而非并联连接，从而可以结合主动均衡控制方法，当由于电路参数差异引起输出功率不均衡时，通过控制两个直流变换电路的平均输入功率，以实现两个高频变压器原边总输入功率的平衡，进而保证原边电压平衡；综上，本发明所述一种地铁车辆用辅助电源变换电路，能够提高机车用辅助电源变换电路的可靠性和整机功率，同时降低电路型式复杂度，使应用更加灵活。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种地铁车辆用辅助电源变换电路，其特征在于，包括第一半功率模块、第一高频隔离变压器、高压变换电路、第二半功率模块、第二高频隔离变压器和低压变换电路；
所述第一半功率模块的输入端和所述第二半功率模块的输入端可串联连接或者并联连接；
所述第一半功率模块的输出端和所述第一高频隔离变压器的原边绕组连接；
所述第二半功率模块的输出端和所述第二高频隔离变压器的原边绕组连接；
所述第一高频隔离变压器的副边绕组分别与所述高压变换电路的输入端和所述低压变换电路的输入端连接；
所述第二高频隔离变压器的副边绕组分别与所述高压变换电路的输入端和所述低压变换电路的输入端连接；
所述第一高频隔离变压器的副边绕组包括第一高压绕组和第一低压绕组；
所述第二高频隔离变压器的副边绕组包括第二高压绕组和第二低压绕组；
所述高压变换电路的输入端分别与所述第一高压绕组和第二高压绕组连接；
所述低压变换电路的输入端分别与所述第一低压绕组和第二低压绕组连接；
所述低压变换电路包括第一整流滤波电路、第二整流滤波电路、第一直流变换电路和第二直流变换电路；
所述第一整流滤波电路的输入端和所述第一低压绕组连接；
所述第二整流滤波电路的输入端和所述第二低压绕组连接；
所述第一整流滤波电路的输出端和所述第一直流变换电路的输入端连接；
所述第二整流滤波电路的输出端和所述第二直流变换电路的输入端连接；
所述第一直流变换电路包括第一BUCK电路；
所述第二直流变换电路包括第二BUCK电路；
所述第一BUCK电路的输入端和所述第一整流滤波电路的输出端连接；
所述第二BUCK电路的输入端和所述第二整流滤波电路的输出端连接；
所述第一整流滤波电路包括两个第一功率半导体组；
所述第一直流变换电路的输入端分别与两个所述第一功率半导体组的两端连接；
所述第一功率半导体组包括两个串联连接的功率半导体；
所述第一低压绕组的第一端和第二端一一对应连接在所述两个第一功率半导体组的所述两个串联连接的功率半导体之间；
所述第二整流滤波电路包括两个第二功率半导体组；
所述第二直流变换电路的输入端分别与两个所述第二功率半导体组的两端连接；
所述第二功率半导体组包括两个串联连接的功率半导体；
所述第二低压绕组的第一端和第二端一一对应连接在所述两个第二功率半导体组的所述两个串联连接的功率半导体之间；
所述第一整流滤波电路还包括第六电容，所述第六电容的两端与所述第一功率半导体组的两端并联连接；
所述第二整流滤波电路还包括第七电容，所述第七电容的两端与所述第二功率半导体组的两端并联连接；
所述低压变换电路还包括第一电感和第二电感；
所述第一直流变换电路的输出端和所述第一电感的一端连接；
所述第二直流变换电路的输出端和所述第二电感的一端连接；
所述第一电感的另一端和所述第二电感的另一端连接；
所述低压变换电路还包括第一二极管和第二二极管；
所述第一二极管的正极和所述第一电感的另一端连接；
所述第一二极管的负极和所述第二二极管的正极连接，以使得当由于电路参数差异引起输出功率不均衡时，能够通过控制所述第一直流变换电路和第二直流变换电路的平均输入功率，实现所述第一高频隔离变压器和第二高频隔离变压器原边总输入功率的平衡，进而保证原边电压平衡。
2.根据权利要求1所述的一种地铁车辆用辅助电源变换电路，其特征在于，所述高压变换电路包括第一整流电路、第二整流电路、第一滤波电路和逆变电路；
所述第一整流电路的输入端和所述第一高压绕组连接；
所述第二整流电路的输入端和所述第二高压绕组连接；
所述第一整流电路的输出端和所述第二整流电路的输出端并联连接；
所述第二整流电路的输出端与所述第一滤波电路的输入端连接；
所述第一滤波电路的输出端与所述逆变电路的输入端连接。
3.根据权利要求1所述的一种地铁车辆用辅助电源变换电路，其特征在于，所述第一半功率模块包括第一BOOST电路、第二滤波电路、第一H桥电路和第一电容；
所述第一BOOST电路包括第一输入端和第二输入端；
所述第一BOOST电路的输出端与所述第二滤波电路的输入端连接；
所述第二滤波电路的输出端和所述第一H桥电路的输入端连接；
所述第一H桥电路的第一输出端和所述第一电容的一端连接；
所述第一电容的另一端和所述第一高频隔离变压器的原边绕组的第一端连接；
所述第一高频隔离变压器的原边绕组的第二端和所述第一H桥电路的第二输出端连接；
所述第二半功率模块包括第二BOOST电路、第三滤波电路、第二H桥电路和第二电容；
所述第二BOOST电路包括第三输入端和第四输入端；
所述第一输入端和第二输入端与所述第三输入端和第四输入端之间可串联连接或者并联连接；
所述第二BOOST电路的输出端与所述第三滤波电路的输入端连接；
所述第三滤波电路的输出端和所述第二H桥电路的输入端连接；
所述第二H桥电路的第一输出端和所述第二电容的一端连接；
所述第二电容的另一端和所述第二高频隔离变压器的原边绕组的第一端连接；
所述第二高频隔离变压器的原边绕组的第二端和所述第二H桥电路的第二输出端连接。
4.根据权利要求1所述的一种地铁车辆用辅助电源变换电路，其特征在于，所述功率半导体包括具有低压高频特性的功率半导体。
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