[發明專利]功率轉換裝置

在審

• 申請號: 201910456276.3
• 申請日: 2019-05-29
• 公開（公告）號: CN110289764A
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 劉陽;馬穎濤;董侃;史志富;劉偉志;邱騰飛;宋術全;程建華;楊二林;李水昌
• 申請（專利權）人: 中國國家鐵路集團有限公司;中國鐵道科學研究院集團有限公司;北京縱橫機電科技有限公司;中國鐵道科學研究院集團有限公司機車車輛研究所
• 主分類號: H02M3/28
• 分類號: H02M3/28
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王濤;任默聞

本發明提供一種功率轉換裝置包括：逆變單元，用于將輸入的直流電轉換為交流電并輸出交流電；整流單元，用于將逆變單元輸出的交流電轉換為直流電；前級升壓單元，用于調整輸入逆變單元的直流電的電壓值；諧振單元，用于在逆變單元輸出的交流電壓的激勵下進行電壓變換和電氣隔離；按照前級升壓單元、逆變單元、諧振單元和整流單元的順序進行布置，將前級升壓單元、逆變單元和整流單元設置在入風口，諧振單元設置在出風口，使功率轉換裝置形成U型布局。本申請能夠提高輔助變流器的工作頻率和工作效率，有效減小體積和重量，提高供電系統的穩定性和安全性；而且結構精簡，能夠提高集成化水平，便于后期維護及更換。

技術領域

本發明涉及軌道交通車載設備技術領域，具體涉及一種功率轉換裝置。

背景技術

輔助變流器是軌道車輛供電系統的重要組成部分，承擔著除牽引主電路之外的所有輔助設備的供電任務。輔助設備包括：車輛控制系統、照明系統、通風及空調系統、車輛蓄電池等，在這些系統中，有的為列車正常運行提供必要的保障，有的為乘客提供舒適的乘坐環境，因此車輛對輔助設備的供電系統的可靠性有著較高的要求。

輔助變流器的隔離方式通常有工頻變壓器隔離和中頻變壓器隔離的方式。工頻變壓器隔離方式是對直流輸入電壓進行濾波處理后直接進行逆變，逆變得到的輸出電壓經工頻變壓器隔離后進行輸出，由于工頻變壓器工作頻率較低，使得工頻變壓器具有較大的體積和重量；中頻變壓器隔離方式是在逆變器前增加一級具有變壓器隔離的中頻DC/DC變換裝置，先將直流輸入升壓/降壓至期望水平，然后經諧振變換器完成單相逆變、降壓隔離和整流工作，后級三相逆變器再將整流后的低壓直流進行逆變和輸出。中頻變壓器的工作頻率一般在幾千赫茲到幾十兆赫茲，通過中頻變壓器隔離的方式將變壓器工作頻率提升至相對較高的中頻區段，大幅減小了輔助設備的體積和重量，還可以通過諧振軟開關技術有效降低功率損耗。

目前，采用中頻變壓器隔離技術的輔助變流器，存在集成化程度低、器件之間連接關系復雜的問題，影響了輔助變流器的性能，進而影響供電系統的穩定性和安全性，而且集成化程度較低，還不利于生產、組裝及維護維修。

發明內容

針對現有技術中的問題，本發明提供一種功率轉換裝置，能夠提高輔助變流器的工作頻率和工作效率，進而提高供電系統的穩定性和安全性。

為解決上述技術問題，本發明提供以下技術方案：

本發明提供一種功率轉換裝置，包括：前級升壓單元、逆變單元、諧振單元和整流單元；

其中，按照所述前級升壓單元、所述逆變單元、所述諧振單元和所述整流單元的順序進行布置，將所述前級升壓單元、所述逆變單元和所述整流單元設置在入風口，所述諧振單元設置在出風口，使功率轉換裝置形成U型布局；

所述逆變單元，用于將輸入的直流電轉換為交流電并輸出交流電；

所述整流單元，用于將逆變單元輸出的交流電轉換為直流電；

所述前級升壓單元，用于調整輸入逆變單元的直流電的電壓值；

所述諧振單元，用于在逆變單元輸出的交流電壓的激勵下進行電壓變換和電氣隔離。

進一步的，所述逆變單元為功率半導體開關管構成的單相全橋逆變電路或半橋逆變電路。

進一步的，所述整流單元為二極管構成的全橋式整流電路。

進一步的，所述前級升壓單元包括：功率半導體開關管、二極管和支撐電容組；

所述功率半導體開關管的集電極和發射極分別與直流電的正極和負極相連接，所述二極管的陽極和陰極分別與所述功率半導體開關管的集電極和所述支撐電容組的一端相連接，所述支撐電容組的另一端與所述功率半導體開關管的發射極相連接；

其中，所述支撐電容組的兩端分別與所述逆變單元的輸入端相連接。