一种用于列车辅助供电的软开关隔离dc-dc变换器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力电子技术，特别是涉及一种用于列车辅助供电的软开关隔离DC-DC变换器。
【背景技术】
[0002]为了增加舒适度和满足更高旅行速度的要求，现代铁路非常需要一个持续的能源，供应给辅助设备如空调、照明、压力保护等。由于欧洲机车的电压等级不同，机车电能通过一条供给线(额定电压从IkVac到3kVdc变化)转移到车厢。例如，比利时铁路是由3kV直流电压供电。连着这样一个供电单元的用户供给电压有一个范围，从供给电池充电器的24V直流电压到供给三相用户的三相400V交流电压。输出电压的频率可以固定在50Hz或者变频。
[0003]目前，在辅助设备的供电系统中，每个输出端口高压侧(3kV直流)和用户侧之间的电气隔离是由体积大而笨重的50Hz变压器实现的。为了减少设备的尺寸和重量(过滤器、低频变压器等)，人们考虑了新的电源供能系统，由一个软开关的dc-dc转换器和多样化的输出模块组成，中间是一个共同的600V直流电路。输入和输出边是由轻量级中频电分离(MF)变压器(通常是几千赫兹)来实现电气隔离。这种方法适合在铁路牵引中来代替低频变压器，常用来把线路电压减小到一个对电机来说更方便的水平。
[0004]为了实现在高频操作下减少电磁干扰和高频开关损耗，对于隔离的dc-dc转换器，可以采取几种大功率软开关技术，大体上分为两组，即零电压开关(zero-voltage-switching) 和零电流开关 (zero-current-switching) ，软开关通常是用一个辅助电路实现，产生某种形式的电感电容(LC)共振。
【发明内容】
[0005]本发明旨在提供一种新型半桥零电流脉冲宽度调制(HB-ZCS-PWM)dc-dc转换器，它通过轻量级中频变压器来实现电气隔离，从而解决了传统辅助供电系统中实现电气隔离的低频变压器体积大而笨重的问题。同时，本发明要解决的技术问题主要是:现有的零电流dc-dc转换器存在着无源元件数量较多，电感电容数值较大，整个电路的尺寸和重量比较大，同时轻载和重载的控制方法不同等问题。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案:
[0007]一种用于列车辅助供电的软开关隔离DC-DC变换器，该变换器包括:
[0008]升压模块，用于对接入变换器的电源电压进行升压处理，获得预定高电压；
[0009]谐振模块，基于当前时刻的电路状态，实现零电流关断；
[0010]逆变模块，根据当前升压模块的关断状态，将预定电压逆变为预定低电压；
[0011 ]所述升压模块、谐振模块和逆变模块依次串联连接。
[0012]优选的，所述升压模块包括:第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管、第一二极管、第二二极管和原边线圈；
[0013]所述第一三极管的发射极和第二三极管的集电极串联，所述第三三极管的发射极和第四三极管集电极串联；
[0014]所述第一三极管的集电极和所述第二三极管的发射极分别通过升压模块的正极端和负极端，将串联的第一三极管和第二三极管并联在接入变换器的电源上；
[0015]所述第三三极管的集电极和第四三极管发射极分别通过第三二极管和第四二极管与所述第一三极管的集电极和所述第二三极管的发射极连接，所述第三二极管的正极端与第三三极管的集电极连接，所述第四二极管的负极端与所述第四三极管的发射极连接；
[0016]所述第一二极管的负极端与第二二极管的正极端连接，所述第一二极管的正极端和第二二极管的负极端分别与第三三极管的集电极和第四三极管的发射极连接；
[0017]所述原边线圈的正极端连接在串联的第一三极管和第二三极管之间，所述原边线圈的负极端分别连接在串联的第三三极管和第四三极管与串联的第一二极管和第二二极管之间。
[0018]优选的，所述升压模块进一步包括:连接在第一三极管集电极和电源正极端的第一电感。
[0019]优选的，谐振模块包括:第一电容、第二电容和第二电感；
[0020]所述第一电容和第二电容串联，并与串联的第三三极管和第四三极管并联连接；
[0021]所述原边线圈的正极端通过第二电感分别连接在串联的第一三极管和第二三极管与串联的第一电容和第二电容之间。
[0022]优选的，所述逆变模块包括:第五二极管、第六二极管、第七二极管、第八二极管、第三电容和副边线圈；
[0023]所述第五二极管的负极端与第六二极管的正极端连接;所述第七二极管的负极端与第八二极管的正极端连接；
[0024]串联的第五二极管和第六二极管、串联的第七二极管和第八二极管和第三电容分别并联在逆变模块的电压输出端。
[0025]本发明的有益效果如下:
[0026]本发明所述技术方案能够减小电路总的尺寸和重量，同时，能够在输出功率的整个范围内的操作保证较高准确性，即使在空载的情况下，也无需更改变换器的控制方式。
【附图说明】
[0027]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细的说明；
[0028]图1示出本发明所述变换器的示意图；
[0029]图2示出本发明所述变换器的仿真波形图；
[0030]图3示出现有技术中变换器的示意图；
[0031 ]图4示出现有技术中变换器的仿真波形图。
【具体实施方式】
[0032]为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
[0033]如图1所示，本发明公开了一种用于列车辅助供电的软开关隔离DC-DC变换器，该变换器包括:用于对接入变换器的电源电压进行升压处理，获得预定高电压的升压模块、基于当前时刻的电路状态，实现零电流关断的谐振模块和根据当前升压模块的关断状态，将预定电压逆变为预定低电压的逆变模块;所述升压模块、谐振模块和逆变模块依次串联连接。
[0034]本方案中，所述升压模块包括:第一三极管Se+、第二三极管Se—、第三三极管S+、第四三极管S-、第一二极管、第二二极管和原边线圈；所述第一三极管Se+的发射极和第二三极管Se-的集电极串联，所述第三三极管S+的发射极和第四三极管S-集电极串联;所述第一三极管Se +的集电极和所述第二三极管Se-的发射极分别通过升压模块的正极端和负极端，将串联的第一三极管Se+和第二三极管Se-并联在接入变换器的电源上;所述第三三极管S+的集电极和第四三极管S-发射极分别通过第三二极管De +和第四二极管De-与所述第一三极管Se+的集电极和所述第二三极管Se-的发射极连接，所述第三二极管De+的正极端与第三三极管S+的集电极连接，所述第四二极管De3-的负极端与所述第四三极管S-的发射极连接;所述第一二极管的负极端与第二二极管的正极端连接，所述第一二极管的正极端和第二二极管的负极端分别与第三三极管S+的集电极和第四三极管S-的发射极连接;所述原边线圈的正极端连接在串联的第一三极管Se +和第二三极管Se-之间，所述原边线圈的负极端分别连接在串联的第三三极管S +和第四三极管S-与串联的第一二极管和第二二