專利名稱：一種車輛輔助變流器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于軌道交通輕軌車輛輔助電源領域，具體涉及到車輛的一種 輔助變流器。
背景技術：
車輛的輔助變流器從高架供電線(或者地面第三軌)上獲取直流電，轉換 成為交流電源和直流電源，分別供電給車上的交流設備以及直流設備。
《中國鐵道科學》2004年第1期《地鐵車輛輔助逆變電源分析研究》和《機 車電傳動》2006年第5期《廣州地鐵2號線車輛輔助逆變器》所述的傳統輔助
變流器存在缺點如下
1) 網側濾波部分中的軟啟動部分，使用"接觸器并聯軟啟動電阻"的形式，
接觸器體積大，開關噪聲嚴重，電磁干擾大；
2) 直流斬波部分的功率開關管工作在硬開關狀態，電壓/電流尖鋒大，電磁 干擾和開關損耗嚴重；
3) 交流供電系統一般采用工頻變壓器進行隔離輸出，體積大而且笨重，一 般擺放在車輛底部。
發明內容
本實用新型的目的在于，克服現有技術存在問題，提供一種輕量化的輔助 電源。
本實用新型的技術方案
本實用新型的車輛輔助變流器包括網側濾波部分，直流變換部分和交流 變換部分。
DC/DC斬波器，變壓器，二極管全波整流器和LC濾波連接成直流變換部
分，用以供電給輕軌車輛上的直流負載。直流變換部分的結構為所述直流母
線連接DC/DC斬波器，高頻變壓器，二極管全波整流器，LC濾波器，最后接 直流部分負載。
DC/DC斬波器，變壓器，二極管全橋整流器，LC濾波，DC/AC逆變器和 三相LC濾波器連接成的交流變換部分，用以供電給輕軌車輛上的交流負載；交 流變換部分的結構為所述直流母線連接DC/DC斬波器，高頻變壓器，二極管 全橋整流器，LC濾波器，DC/AC逆變器，三相LC濾波器，最后接交流部分負 載。
所述的網側濾波部分的結構為二極管和網側功率開關管的集電極連接， 網側功率開關管的發射極與濾波電容的正極連接形成直流母線的正極，軟啟動 電阻的兩端分別與網側功率開關管的集電極和網側功率開關管的發射極連接。
本實用新型和已有技術相比所具有的有益效果輔助電源拓撲結構采用 無觸點的功率開關管代替網側的主接觸器，減少開關噪聲；直流斬波部分的功 率開關管工作在軟開關狀態，減少開關損耗；摒棄笨重的工頻變壓器，采用高 頻變壓器隔離，以滿足輕量化設計要求，并且可以安放在車輛頂部，降低車輛 地板的高度。


圖1車輛輔助變流器主電路。
圖2本實用新型的實施方式一的車輛輔助變流器主電路。 圖3本實用新型的實施方式二的車輛輔助變流器主電路。 圖中線路l、受電弓2、網側濾波部分3、熔斷器4、濾波電抗5、 二極管 6、網側功率開關管7、軟啟動電阻8、濾波電容9、 DC/DC斬波器10、變壓器
11、整流部分12、 LC濾波部分13、直流變換部分14、 DC/DC斬波器15、變壓 器16、整流部分17、 LC濾波部分18、 DC/AC逆變器19、三相LC濾波器20、
交流變換部分21。
具體實施方式
為了對本實用新型進行更詳細的說明，以下根據附圖進行說明。 實施方式一
圖2示出本實用新型的實施方式一的車輛用輔助變流器主電路的結構。圖 中，輔助變流器通過受電弓2從架線1上獲得電力。架線1為高架線或者地面 的第三軌。
網側濾波部分3的結構為二極管6和網側功率開關管7的集電極連接， 網側功率開關管7的發射極與濾波電容9的正極連接形成直流母線的正極，軟 啟動電阻8的兩端分別與網側功率開關管7的集電極和網側功率開關管7的發 射極連接。網側濾波部分3中的熔斷器4為保護輔助變流裝置用，濾波電抗5 與濾波電容9形成LC平波單元，二極管6防止輔助變流器的諧波等干擾分量不 會串聯到網側直流網絡，因而不會影響到網側的其他變流器裝置；輔助變流器 首先通過軟啟動電阻8給濾波電容9充電，當濾波電容9兩端電壓達到特定的 電壓值時，控制開通網側功率開關管7，這樣可以防止濾波電容的充電尖峰，提 高系統的穩定性。
直流變換部分14通過DC/DC斬波器10把直流母線電壓轉換成為高頻的脈 動電壓，變壓器11將其高頻隔離變換，經過二極管全波整流器12和LC濾波器 13，變換成平穩的直流電壓，供給直流負載。DC/DC斬波器10為全橋斬波電路， 電路中的功率開關管為電壓型全控功率開關器件，工作在硬開關的狀態。二極 管全波整流器12為全波整流電路，減少二極管的導通壓降及損耗。高頻變壓器11的副邊繞組為中抽式。
交流變換部分21通過DC/DC斬波器15把直流母線電壓轉換成為高頻的脈 動電壓，變壓器16將其高頻隔離變換，經過二極管全橋整流器17和LC濾波器 18，變換成平穩的直流電壓，然后，DC/AC逆變器19進行DC/AC變換，經過三 相LC濾波器20形成工頻50Hz的交流電源，供給交流負載。DC/DC斬波器15電 路拓撲與所述的直流變換部分14中的DC/DC斬波器10相同，為全橋斬波電路， 電路中的功率開關管為電壓型全控功率開關器件，工作在硬開關的狀態。DC/AC 逆變器19為智能功率模塊，或者由電壓型全控功率開關器件構成的三相橋式逆 變器。
實施方式二
圖3示出本實用新型的實施方式二的車輛用輔助變流器主電路的結構。電 路拓撲基本與實施方式二所述相同，不同的地方在于直流變換部分14中的DC/DC 斬波器10和交流變換部分21中的DC/DC斬波器15。在本實施方式中，DC/DC 斬波器中的電壓型功率開關器件工作在ZVS軟開關(零電壓軟開關)的狀態。
直流變換部分14中的DC/DC斬波器10主電路拓撲為全橋斬波電路，在主 電路每個電壓型功率開關管兩端各并聯一個諧振電容Cn，變壓器11前連接諧振 電感Ln和隔直電容Cw,采用移相全橋ZVSP麗控制，保證在每個功率開關管在 開通前，其集電極、發射極兩端電壓降低為零，從而實現零電壓開通；而在每 個功率開關管關斷時，由于其集電極、發射極并聯諧振電容，限制了電壓變化 率，實現零電壓關斷。因此，減少了開關損耗，提高了功率開關器件的可靠性 和裝置的電磁兼容性。
交流變換部分21中的DC/DC斬波器15主電路結構與上所述的直流變換部 分14中的DC/DC斬波器10主電路結構相同，控制原理也相同，只是在每個電
壓型功率開關管兩端各并聯一個諧振電容"2，變壓器16前連接諧振電感Ln和
隔直電容Ch2。
直流變換部分14所包括的DC/DC斬波器10，變壓器11，整流部分12和 LC濾波部分13順序聯接。
交流變換部分21所包括的DC/DC斬波器15，變壓器16，整流部分17， LC 濾波部分18， DC/AC逆變器19和三相LC濾波器20順序聯接。
車輛輔助變流器要求實現高壓電與用戶端用電的隔離，因而必須使用變壓 器。如果變壓器放在三相LC濾波器之后，那么只能是工頻變壓器，其體積大， 質量重，損耗大；而如果變壓器放在DC/DC斬波器之后，因為DC/DC屬于高頻 變換器，因此，變壓器就釆用高頻隔離變壓器，這樣，其體積小重量輕損耗小。
權利要求1.一種車輛輔助變流器，該變流器包括網側濾波部分(3)；DC/DC斬波器(10)，變壓器(11)，整流部分(12)和LC濾波部分(13)連接成的直流變換部分(14)，用以供電給輕軌車輛上的直流負載；DC/DC斬波器(15)，變壓器(16)，整流部分(17)，LC濾波部分(18)，DC/AC逆變器(19)和三相LC濾波器(20)連接成的交流變換部分(21)，用以供電給輕軌車輛上的交流負載；其特征在于，網側濾波部分(3)的結構為二極管(6)和網側功率開關管(7)的集電極連接，網側功率開關管(7)的發射極與濾波電容(9)的正極連接形成直流母線的正極，軟啟動電阻(8)的兩端分別與網側功率開關管(7)的集電極和網側功率開關管(7)的發射極連接。
2. 根據權利要求1所述的一種車輛輔助變流器，其特征在于，直流變換部 分(14)中的DC/DC斬波器(10)主電路拓撲為全橋斬波電路，在每個電壓型 功率開關管兩端各并聯一個諧振電容Cn，變壓器(11)前連接諧振電感Ln和隔 直電容Cbi;交流變換部分(21)中的DC/DC斬波器(15)主電路結構與上所述的直流 變換部分(14)中的DC/DC斬波器(10)主電路結構相同，只是在每個電壓型 功率開關管兩端各并聯一個諧振電容C^變壓器(16)前連接諧振電感Lr2和隔直電容Cb2°
3.根據權利要求1所述的一種車輛輔助變流器，其特征在于，所述DC/DC 斬波器(10)和DC/DC斬波器(15)中的功率開關管工作在軟開關狀態。
4.根據權利要求1所述的一種車輛輔助變流器，其特征在于，直流變換部 分(14)中的DC/DC斬波器(10)為零電壓軟開關諧振變換器。
5. 根據權利要求1所述的一種車輛輔助變流器，其特征在于，交流變換部 分(21)中的DC/DC斬波器(15)為零電壓軟開關諧振變換器。
6. 根據權利要求1所述的一種車輛輔助變流器，其特征在于，變壓器(ll) 和變壓器(16)選用高頻變壓器。
7. 根據權利要求1所述的一種車輛輔助變流器，其特征在于，直流變換部 分(14)所包括的DC/DC斬波器(10)，高頻隔離變壓器(11)，整流部分(12) 和LC濾波部分(13)順序聯接。
8. 根據權利要求1所述的車輛輔助變流器主電路，其特征在于，交流變換 部分(21)所包括的DC/DC斬波器(15 )，高頻隔離變壓器(16)，整流部分(17)， LC濾波部分(18)， DC/AC逆變器(19)和三相LC濾波器(20)順序聯接。
專利摘要本實用新型涉及的車輛輔助變流器，包括網側濾波部分(3)，直流變換部分(14)和交流變換部分(21)。網側濾波部分中二極管(6)和網側功率開關管(7)的集電極連接，網側功率開關管(7)的發射極與濾波電容(9)的正極連接形成直流母線的正極，軟啟動電阻(8)的兩端分別與網側功率開關管(7)的集電極和網側功率開關管(7)的發射極連接。DC/DC斬波器(10、15)中的功率開關管工作在軟開關狀態。交流、直流變換部分的DC/DC斬波器(10)為零電壓軟開關諧振變換器。采用無觸點的功率開關管代替接觸器減少了開關噪聲；功率開關管工作在軟開關狀態減少了開關損耗；采用高頻變壓器隔離使之輕量化。
文檔編號H02M7/48GK201191804SQ200820079668
公開日2009年2月4日 申請日期2008年3月31日 優先權日2008年3月31日
發明者刁利軍, 劉志剛, 盧西偉, 鋼 張, 李哲峰, 林文立, 櫻 梅, 沈茂盛, 牟富強, 威 狄, 磊 王, 羅榮婭, 賈利民, 趙明花 申請人:北京交通大學