[发明专利]双向高频隔离型DC/DC模块

说明书

本发明公开了一种双向高频隔离型DC/DC模块，用于实现电量的双向传输，其特征在于，包括：三电平升降压电路；两路双向LLC全桥谐振变换电路，两路双向LLC全桥谐振变换电路分别与三电平升降压电路连接。可应用于双向高频辅助变流系统中，实现牵引中间直流母线和辅助中间直流母线之间电量的双向传输，从而实现变流系统的能量双向流动，满足轨道应急牵引需求。具体三电平升降压电路在实现功率双向变换的同时，还能减小斩波电路电压电流应力，提高电路工作范围；双向LLC全桥谐振变换电路可实现功率双向变换和输入输出的电气隔离，同时其所有的开关管在作斩波管用时都能够实现零电压开通，在作整流管用时都能够实现零电流关断，提高变换效率。

技术领域

本发明涉及车载动力系统，具体涉及一种可实现牵引中间直流母线和辅助中间直流母线之间电量的双向传输的宽范围的双向高频隔离型DC/DC模块。

背景技术

随着动车高铁的普遍化，轨道交通已成为普遍的交通方式。传统的轨道交通车载辅助变流系统存在体积大以及功率密度低等问题，且现有的轨道交通车载高频辅助变流系统的能量只能单向传递，即能量只能由牵引直流母线经过高频辅助变流系统为蓄电池充电并为辅助负载供电，能量不能反向流动。

现有的高频辅助变流系统采用前级斩波+LLC谐振变换器的设置，来取代传统工频辅助变流系统，从而减小系统体积重量，提高功率密度，实现轻量化需求。然而现有的高频辅助变流系统仍然只能实现能量的单向流动，即能量只能由牵引直流母线经过高频辅助变流系统为蓄电池充电和为辅助负载供电，能量不能反向流动。且使用的低压蓄电池因容量和放电倍率的限制，只能为控制电路和辅助负载供电，无法直接为牵引电机提供能量。若要实现在弓网断电时对牵引电机提供应急供电，则需满足如下条件：应急牵引功率要远大于正常供电功率，且应急牵引使用频次低，又加上列车体积空间有限，所以双向变流系统必须具有高功率密度，而现有车载辅助变流系统还无法实现上述要求。

因此，亟需一种双向高频隔离型DC/DC模块来实现大功率化、高频化、高功率密度、高效率和轻量化的车载双向高频辅助变流系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有的车载辅助变流系统无法实现能量的双向传递，从而在车载弓网断电时无法为牵引电机提供应急能量。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种双向高频隔离型DC/DC模块，用于实现电量的双向传输，包括：

三电平升降压电路；

两路双向LLC全桥谐振变换电路，两路所述双向LLC全桥谐振变换电路分别与所述三电平升降压电路连接。

优选的是，所述三电平升降压电路包括依次连接的第一均压单元、升降压斩波单元以及滤波升压电感。

优选的是，所述升降斩波单元包括两个串联连接的半桥子单元。

优选的是，两路所述双向LLC全桥谐振变换电路高压侧串联低压侧并联。

优选的是，所述双向LLC全桥谐振变换电路包括依次连接的第二均压单元、第一全桥单元、变压单元以及第二全桥单元。

优选的是，所述第一全桥单元和第二全桥单元结构相同，且所述第一全桥单元包括两个并联连接的半桥子单元，所述半桥子单元包括IGBT模块，所述IGBT模块包括两个串联连接的IGBT芯片。

优选的是，所述变压单元包括高频变压器和谐振腔；

所述谐振腔包括谐振电感、第一谐振电容和第二谐振电容，所述谐振电感串联于所述高频变压器原边的一端，所述第一谐振电容串联于所述高频变压器原边的另一端，所述第二谐振电容串联于所述高频变压器副边的一端。

优选的是，还包括与所述三电平升降压电路连接的预充电电路，所述预充电电路用于对分压电容进行充电。