[發(fā)明專(zhuān)利]一種高壓輸出的模塊化級(jí)聯(lián)式直流變換器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910827515.1
• 申請(qǐng)日: 2019-09-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110460241A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-11-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅安;劉陽(yáng);何志興;張浚坤;廖明園;汪亮;管仁鋒
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02M3/335
• 分類(lèi)號(hào): H02M3/335;H02M1/14
• 代理公司: 43113 長(zhǎng)沙正奇專(zhuān)利事務(wù)所有限責(zé)任公司
• 代理人: 馬強(qiáng);王娟<國(guó)際申請(qǐng)>=<國(guó)際公布>=<

本發(fā)明公開(kāi)了一種高壓輸出的模塊化級(jí)聯(lián)式直流變換器，包括三相整流電路、n個(gè)輸入并聯(lián)輸出串聯(lián)的級(jí)聯(lián)式功率模塊。所述功率模塊由直流斬波電路、全橋LLC串聯(lián)諧振變換器電路、多繞組變壓器及高頻整流電路級(jí)聯(lián)形成。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)低壓交流至高壓直流的高效率變換，輸出電壓等級(jí)可根據(jù)需求采用相應(yīng)數(shù)目的功率模塊進(jìn)行組合；各功率模塊中，前級(jí)直流斬波電路變換器于低壓側(cè)閉環(huán)控制，而后級(jí)串聯(lián)諧振式直流變換器采用開(kāi)環(huán)定頻控制，反饋回路易于實(shí)現(xiàn)，且能保證變換器工作于性能最佳狀態(tài)。本發(fā)明具有功率系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)，靈活性高，輸出電能質(zhì)量高，系統(tǒng)整體效率高等特點(diǎn)，適用于電壓與功率等級(jí)日益增長(zhǎng)的大功率、高效率的高壓直流供電場(chǎng)合。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電力機(jī)車(chē)轉(zhuǎn)向架構(gòu)架裝配設(shè)備,特別是一種轉(zhuǎn)向架構(gòu)架轉(zhuǎn)運(yùn)平車(chē)。

背景技術(shù)

隨著高壓電器設(shè)備的發(fā)展，高壓直流電源已廣泛應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)，國(guó)防戰(zhàn)備，軌道交通等各個(gè)領(lǐng)域中，而且對(duì)高電壓等級(jí)與功率密度的要求日益增長(zhǎng)，大功率高效率的高壓直流變換器越來(lái)越多地應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域中，且越來(lái)越多的高壓直流供電場(chǎng)合需要輸出電壓在寬范圍內(nèi)可調(diào)以實(shí)現(xiàn)不同規(guī)模的能量輸送。

傳統(tǒng)的由工頻變壓器升壓、二極管、電容組成的倍壓整流電路形成的高壓直流電源因其輸出電壓波動(dòng)大、功率密度小、工作效率低，已不適應(yīng)當(dāng)前工業(yè)、國(guó)防領(lǐng)域的應(yīng)用需求，目前基于諧振式變換器的高壓直流電源，提高了效率與功率密度，但其調(diào)壓范圍受限于工作頻率且難以實(shí)現(xiàn)拓展，無(wú)法適應(yīng)不同規(guī)模、不同功率等級(jí)的供能需求。因此，構(gòu)建一種大功率、寬輸出范圍的高壓直流變換器具有較高的工程及市場(chǎng)價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種高壓輸出的模塊化級(jí)聯(lián)式直流變換器，可實(shí)現(xiàn)高變比、寬范圍的電壓輸出。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種高壓輸出的模塊化級(jí)聯(lián)式直流變換器，包括三相整流電路、n個(gè)輸入并聯(lián)輸出串聯(lián)的級(jí)聯(lián)式功率模塊；所述功率模塊包括依次連接的直流斬波電路、全橋LLC串聯(lián)諧振變換器電路和多繞組變壓器；所述多繞組變壓器與多個(gè)高頻整流電路連接。

所述全橋LLC串聯(lián)諧振變換器電路包括由全橋逆變電路和由諧振電容、諧振電感和變壓器勵(lì)磁電感串聯(lián)而形成的LLC諧振網(wǎng)絡(luò)。

所述LLC串聯(lián)諧振變換器電路中開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)脈沖信號(hào)占空比固定為50％，頻率等于LLC諧振網(wǎng)絡(luò)中諧振電容與諧振電感的串聯(lián)諧振頻率

所述高頻整流電路數(shù)量為k個(gè)；其中k也為多繞組變壓器副邊繞組個(gè)數(shù)，輸入的直流電壓經(jīng)過(guò)全橋逆變電路形成方波，通過(guò)LLC諧振網(wǎng)絡(luò)在變壓器副邊形成正弦波，再通過(guò)輸入端串聯(lián)的整流電路形成高壓直流輸出；正常工作時(shí)，全橋LLC串聯(lián)諧振電路的開(kāi)關(guān)管開(kāi)關(guān)脈沖信號(hào)頻率固定為L(zhǎng)LC諧振網(wǎng)絡(luò)中諧振電容C_r和諧振電感L_r的串聯(lián)諧振頻率占空比固定為50％。

三相交流市電首先經(jīng)三相整流電路形成540V的直流電壓，并通過(guò)n個(gè)功率模塊的直流斬波電路形成0～540V可調(diào)的直流電壓輸出至全橋LLC串聯(lián)諧振變換器，直流電壓經(jīng)全橋LLC串聯(lián)諧振電路形成正弦變化的諧振電壓，該諧振電壓通過(guò)多繞組變壓器與整流電路升壓形成單個(gè)功率模塊的高壓直流輸出，最終n個(gè)功率模塊的輸出端串聯(lián)為負(fù)載提供寬范圍可調(diào)的高壓直流電。

n個(gè)功率模塊采取(n-1)個(gè)模塊均壓環(huán)和1個(gè)公用的系統(tǒng)輸出電壓環(huán)進(jìn)行控制，對(duì)于前(n-1)個(gè)功率模塊，系統(tǒng)輸出電壓調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)v_{o_r}與各個(gè)功率模塊輸出均壓調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)v_{o_ri}相加后，和與鋸齒波V_rampi相交截，產(chǎn)生第i個(gè)功率模塊的占空比信號(hào)；對(duì)于第n個(gè)功率模塊，V_{o_r}與相減后，差值與鋸齒波V_rampn相交截，產(chǎn)生第n個(gè)模塊的占空比信號(hào)。