[发明专利]一种用于铁路交直交备用电源的单相PWM整流器

说明书

技术领域

本发明属于整流器技术领域，尤其涉及一种用于铁路交直交备用电源的单相PWM整流器。

背景技术

铁路备用电源为铁路车辆和站点多种形式的负载提供电能，如空调、通风、控制系统、照明等，是铁路安全有序运行的重要保障。随着电力电子技术的不断发展，交直交变流装置已在铁路系统中得到了广泛应用。

铁路备用电源系统主要包括整流器和逆变器两部分，首先电网的交流电能通过整流器变换成可直流电，然后再将直流电通过逆变器变换为交流负载可用的交流电。我国交流负载的额定电压为单相AC220V和三相AC380V，因此逆变输出一般采用三相四线制结构。分裂电容式逆变器拓扑结构是一种常用的三相四线制结构，其特点是将直流侧电容中点和交流侧滤波电容中点相连以提供不平衡电流，该拓扑结构简单、成本低廉、体积相对小。但是因为纹波电流和不平衡电流都从中性线上流入分裂电容，从而导致直流母线中点电位偏离，一般来说，要额外加入中点平衡算法，增加了控制算法的复杂性。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种在逆变侧不加入中点控制算法的情况下，仍能保证直流母线中点电位平衡的用于铁路交直交备用电源的单相PWM整流器。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种用于铁路交直交备用电源的单相PWM整流器，包括电网电压，还包括与所述电网电压电连接的输入滤波单元， 所述电网电压通过输入滤波单元与整流单元电连接，整流单元与连接有负载的直流电压支撑单元电连接，所述整流单元由串联的两个开关功率器件组成，所述两串联的开关功率器件与输入滤波单元并联，所述直流电压支撑单元由两组彼此并联后再串联的的正压电容组成，所述两组正压电容与整流单元并联。

上述的用于铁路交直交备用电源的单相PWM整流器，所述输入滤波单元与整流单元之间电连接有用于限制启动时过高冲击电流的预充电单元。

上述的用于铁路交直交备用电源的单相PWM整流器，所述直流电压支撑单元与负载之间连接有用于将线路直流点转化为规则的220V 50Hz的交流输出电压的逆变单元。

上述的用于铁路交直交备用电源的单相PWM整流器，所述逆变单元通过输出滤波单元与负载电联接。

上述的用于铁路交直交备用电源的单相PWM整流器，所述逆变单元由两个开关功率器件彼此串联后并联的三组电路组成。

本发明用于铁路交直交备用电源的单相PWM整流器的优点是：本发明提供了一种新的单相PWM整流器的拓扑结构，在逆变侧不加入中点控制算法的情况下，仍能保证直流母线中点电位平衡。此外，该结构具有简单可靠、开关损耗小、减少无功交换、功率因数高、直流电压稳定等优点。

附图说明

图1为本发明备用电源的主回路拓扑电路结构图；

图2为本发明单相PWM整流主回路拓扑电路结构图；

图3为开关功率器件IGBT7开通时电流回路状态的结构图；

图4为开关功率器件IGBT7关断时电流回路状态的结构图；

图5为开关功率器件IGBT8开通时电流回路状态的结构图；

图6为开关功率器件IGBT8关断时电流回路状态的结构图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明；

如图1、2所示，一种用于铁路交直交备用电源的单相PWM整流器，包括电网电压1，还包括与所述电网电压1电连接的输入滤波单元2，所述电网电压1通过输入滤波单元2与整流单元4电连接，在输入滤波单元2与整流单元4之间电连接有用于限制启动时过高冲击电流的预充电单元3。整流单元4与连接有负载8的直流电压支撑单元5电连接，在直流电压支撑单元5与负载8之间连接有用于将线路直流点转化为规则的220V 50Hz的交流输出电压的逆变单元6。所述整流单元4由串联的两个开关功率器件9、10组成，所述两串联的开关功率器件9、10与输入滤波单元2并联，所述直流电压支撑单元5由两组彼此并联后再串联的的正压电容11组成，所述两组正压电容11与整流单元4并联。逆变单元6通过输出滤波单元7与负载8电联接。逆变单元6由两个开关功率器件12、13彼此串联后并联的三组电路组成。

本备用电源主电路有以下几个基本组成部分：

输入滤波单元2：采用的是简单可靠的LCL电路，减少高次谐波对电网的污染；

预充电单元3：在启动瞬间，通过预充电电阻为支撑电容充电，限制启动时的冲击电流；

整流单元4：通过控制功率器件IGBT的开关，将交流电压转换成直流电压；