[發明專利]充電電路、電子設備及控制方法

在審

• 申請號: 201811323626.0
• 申請日: 2018-11-08
• 公開（公告）號: CN111162568A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 張宇龍;葸代其;張吉斌;牛劍博;王龍剛;李東;鄒會杰;梁海剛;詹哲軍;高永軍
• 申請（專利權）人: 中車永濟電機有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02M3/335
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 羅英;劉芳

本發明提供一種充電電路、電子設備及控制方法，充電電路包括逆變器、變壓器、整流電路以及濾波電路。其中，逆變器的輸出端與變壓器的輸入端連接，變壓器的輸出端與整流電路的輸入端連接，整流電路的輸出端與濾波電路的輸入端連接；逆變器包括逆變電路，逆變電路采用全橋電路拓撲結構，包括四組開關電路，每一組開關電路包括至少兩個開關器件，至少兩個開關器件并聯連接。通過在全橋電路拓撲結構中并聯多個開關器件，對各個開關器件采用分時分段控制，可顯著提高充電電路的可靠性，提高逆變器輸出頻率、減小無源器件的體積、重量。

技術領域

本發明涉及電力電子逆變器和高頻變換技術領域，尤其涉及一種充電電路、電子設備及控制方法。

背景技術

在軌道交通領域，車載充電機得到了廣泛的應用，充電機主要完成對車上蓄電池充電的功能及對車上直流負載供電的功能。由于軌道交通的特殊性，軌道交通領域對車載充電機的體積、重量、散熱方式(水冷或風冷)、輸出功率及可靠性提出了非常嚴苛的要求。

目前軌道交通領域常用的充電機電路拓撲主要有全橋結構、半橋結構。圖1為本發明提供的現有充電電路的全橋電路拓撲圖，圖2為本發明提供的現有充電電路的半橋電路拓撲圖。在大功率應用場合首選全橋電路拓撲結構，如圖1所示，充電電路中包括四個開關器件，四個開關器件采用全橋電路拓撲結構連接，充電電路采用全橋移相控制、變頻控制或者PWM脈寬控制來達到控制指標的要求；在中小功率應用場合常采用半橋電路拓撲結構，如圖2所示，充電電路中包括兩個開關器件，充電電路采用變頻控制或者PWM脈寬控制來達到控制指標的要求。

上述兩種電路拓撲存在以下三個缺點：

(1)電路中變壓器及無源器件的體積與重量的大小直接受到開關器件開關頻率的限制。

(2)在較大功率運行情況下，若開關器件散熱受到限制(例如客戶限制使用水冷)，開關器件上產生的熱量較為集中，不利于散熱，極易損壞開關器件。

(3)若開關器件損壞，以上兩種電路拓撲將無法工作，電路可靠性較差。

發明內容

本發明提供一種充電電路、電子設備及控制方法，可顯著提高電路的可靠性、提高逆變器輸出頻率、減小無源器件的體積、重量。

本發明第一方面提供一種充電電路，包括：逆變器、變壓器、整流電路以及濾波電路；

所述逆變器的輸出端與所述變壓器的輸入端連接，所述變壓器的輸出端與所述整流電路的輸入端連接，所述整流電路的輸出端與所述濾波電路的輸入端連接；

所述逆變器包括逆變電路，所述逆變電路采用全橋電路拓撲結構，包括四組開關電路，每一組開關電路包括至少兩個開關器件，所述至少兩個開關器件并聯連接。

在一種可能的實現方式中，所述開關器件為絕緣柵雙極型晶體管IGBT，或者，金屬氧化物半導體場效應晶體管MOSFET。

在一種可能的實現方式中，所述逆變器還包括：脈沖信號發生器，所述脈沖信號發生器與所述逆變電路的每一個開關器件連接；所述脈沖信號發生器用于控制所述逆變電路的每一個開關器件的通斷。

在一種可能的實現方式中，所述脈沖信號發生器包括DSP處理器。

在一種可能的實現方式中，所述脈沖信號發生器包括DSP處理器和FPGA處理器。

在一種可能的實現方式中，所述整流電路為橋式整流電路。

在一種可能的實現方式中，所述濾波電路為低通濾波電路、高通濾波電路、帶通濾波電路或者帶阻濾波電路中的一個。

在一種可能的實現方式中，在所述濾波電路為低通濾波電路時，所述低通濾波電路為LC低通濾波電路。

本發明第二方面提供一種電子設備，包括如本發明第一方面任一項所述的充電電路。