带有控制单元的电力电子变压器及轨道车辆电力系统的制作方法_2

文档序号:10301198阅读:来源:国知局
了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1为本实用新型实施例提供的电力电子变压器的应用场景示意图;
[0033]图2为本实用新型提供的带有控制单元的电力电子变压器的结构示意图;
[0034]图3为本实用新型提供的分控制器与功率单元之间的连接关系示意图;
[0035]图4为本实用新型提供的主控制器的内部结构示意图;
[0036]图5为本实用新型提供的分控制器的内部结构示意图。
【具体实施方式】
[0037]为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
[0038]图1为本实用新型实施例提供的电力电子变压器的应用场景示意图,请参照图1,该电力电子变压器101的输入端通过受电弓102与电网侧的交流电连接,电力电子变压器101的输出端通过牵引逆变器103与机车的牵引电机104相连,用于向机车的牵引电机104供电;电力电子变压器101包括输入电感和N个功率单元,各功率单元中分别包括H桥变换器和DC/DC变换器,DC/DC变换器包括依次连接的第一 DC变换器、高频变压器以及第二 DC变换器。下面,采用具体实施例对本实用新型所示的带有控制单元的电力电子变压器进行详细说明。
[0039]图2为本实用新型提供的带有控制单元的电力电子变压器的结构示意图,请参照图2,该带有控制单元的电力电子变压器包括:控制单元201和电力电子变压器202;
[0040]控制单元201包括:主控制器2011和N个分控制器2012-1?2012-N;
[0041 ] 电力电子变压器202包括:输入电感2022以及N个功率单元2021-1?2021-N;其中,功率单元包括:相互连接的H桥变换器A和DC/DC变换器B,其中,DC/DC变换器B包括依次连接的第一 DC变换器、高频变压器以及第二 DC变换器,H桥变换器的输入端与输入电感2022的输出端相连,输入电感2022的输入端与电力电子变压器的输入端连接;本领域技术人员可以理解的是,输入电感2022的输入端即为电力电子变压器202的输入端。
[0042]主控制器2011与电力电子变压器的输入端、电力电子变压器的输出端连接;主控制器2011与各分控制器连接,各分控制器分别与对应的功率单元中的H桥变换器的控制端连接,并且各分控制器分别与对应的功率单元中的DC/DC变换器的控制端、DC/DC变换器中的第一 DC变换器的输入端、第一 DC变换器的输出端、以及DC/DC变换器中的第二DC变换器的输出端连接(图2中为示出分控制器与对应的功率单元的连接关系);
[0043]主控制器2011用于,米集电力电子变压器的输入端的第一电压信号和第一电流信号,并且采集电力电子变压器的输出端的第二电压信号和第二电流信号,根据第一电压信号、第一电流信号、第二电压信号以及第二电流信号生成各功率单元的H桥变换器的电压平衡调制信号,并将电压平衡调制信号对应发送给分控制器,以使分控制器根据电压平衡调制信号生成H桥驱动信号;
[0044]分控制器用于,根据主控制器2011发送的电压平衡调制信号生成H桥驱动信号,并将H桥驱动信号发送给H桥变换器的控制端;采集DC/DC变换器中第一 DC变换器的输入端的第三电压信号、以及第一 DC变换器的输出端的第三电流信号,并且采集DC/DC变换器中第二DC变换器的输出端的第四电流信号,根据第三电压信号、第三电流信号以及第四电流信号生成DC/DC变换器驱动信号,并将所述DC/DC变换器驱动信号发送给DC/DC变换器的控制端。
[0045]在图2中未示出分控制器与功率单元之间的连接关系,下面,通过图3示出控制单元中一个分控制器与对应的功率单元之间的连接关系。
[0046]图3为本实用新型提供的分控制器与功率单元之间的连接关系示意图,请按照图3,H桥变换器302和DC/DC变换器303构成一个功率单元,其中DC/DC变换器包括:依次连接的第一 DC变换器、高频变压器以及第二 DC变换器。
[0047]分控制器301与H桥变换器302的控制端连接,用于向H桥变换器302的控制端发送H桥驱动信号,通过H桥驱动信号对H桥变换器实现控制。
[0048]分控制器301还与DC/DC变换器303中的第一 DC变换器的输入端连接,用于采集第一DC变换器输入端的第三电压信号,还与第一DC变换器的输出端连接,用于采集第一DC变换器输出端的第三电流信号,还与第二DC变换器的输出端连接,用于采集第二DC变换器的输入端的第四电流信号;分控制器301还与DC/DC变换器303的控制端连接(图3中未示出),用于向DC/DC变换器303的控制端发送DC/DC变换器驱动信号,通过DC/DC变换器驱动信号对DC/DC变换器实现控制;需要说明的是,DC/DC变换器的控制端分别设置在第一DC变换器和第二 DC变换器上。
[0049]下面,对图2所示实施例中控制单元中的主控制器以及分控制器的工作过程进行详细说明。
[0050]针对控制单元中的主控制器:
[0051]控制单元中包括一个主控制器,该主控制器用于对电力电子变压器的总体功能进行控制,例如,执行电力电子变压器的启动控制、保护控制、冗余控制和故障安全导向控制、对车辆总线进行网络通讯以及统一控制等。
[0052]在具体实现过程中,主控制器需要根据采集得到的电力电子变压器的电气信号(电力电子变压器的输入端的电压信号和电流信号,以及电力电子变压器输出端的电压信号和电流信号)执行各功率单元中的H桥变换器的电压平衡算法,并通过分控制器对H桥变换器进行控制,具体的:主控制器通过电压传感器和电流传感器与电力电子变压器的输入端连接,通过电压传感器采集电力电子变压器的输入端的第一电压信号,通过电流传感器米集电力电子变压器的输入端的第一电流信号,其中第一电压信号为交流电压信号,第一电流信号为交流电流信号,主控制器还通过电压传感器和电流传感器与电力电子变压器的输出端连接,通过电压传感器采集电力电子变压器输出端的第二电压信号,通过电流传感器采集电力电子变压器输出端的第二电流信号,该第二电压信号为直流电压信号,该第二电流信号为直流电流信号,主控制器根据采集得到的第一电压信号、第一电流信号、第二电压信号以及第二电流信号执行各功率单元中H桥的电压平衡控制算法,生成各功率单元中H桥变换器的电压平衡调制信号,并将H桥变换器的电压平衡调制信号对应发送给分控制器,以使得分控制器
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