[发明专利]功率转换装置

说明书

本发明提供一种功率转换装置包括：逆变单元，用于将输入的直流电转换为交流电并输出交流电；整流单元，用于将逆变单元输出的交流电转换为直流电；前级升压单元，用于调整输入逆变单元的直流电的电压值；谐振单元，用于在逆变单元输出的交流电压的激励下进行电压变换和电气隔离；按照前级升压单元、逆变单元、谐振单元和整流单元的顺序进行布置，将前级升压单元、逆变单元和整流单元设置在入风口，谐振单元设置在出风口，使功率转换装置形成U型布局。本申请能够提高辅助变流器的工作频率和工作效率，有效减小体积和重量，提高供电系统的稳定性和安全性；而且结构精简，能够提高集成化水平，便于后期维护及更换。

技术领域

本发明涉及轨道交通车载设备技术领域，具体涉及一种功率转换装置。

背景技术

辅助变流器是轨道车辆供电系统的重要组成部分，承担着除牵引主电路之外的所有辅助设备的供电任务。辅助设备包括：车辆控制系统、照明系统、通风及空调系统、车辆蓄电池等，在这些系统中，有的为列车正常运行提供必要的保障，有的为乘客提供舒适的乘坐环境，因此车辆对辅助设备的供电系统的可靠性有着较高的要求。

辅助变流器的隔离方式通常有工频变压器隔离和中频变压器隔离的方式。工频变压器隔离方式是对直流输入电压进行滤波处理后直接进行逆变，逆变得到的输出电压经工频变压器隔离后进行输出，由于工频变压器工作频率较低，使得工频变压器具有较大的体积和重量；中频变压器隔离方式是在逆变器前增加一级具有变压器隔离的中频DC/DC变换装置，先将直流输入升压/降压至期望水平，然后经谐振变换器完成单相逆变、降压隔离和整流工作，后级三相逆变器再将整流后的低压直流进行逆变和输出。中频变压器的工作频率一般在几千赫兹到几十兆赫兹，通过中频变压器隔离的方式将变压器工作频率提升至相对较高的中频区段，大幅减小了辅助设备的体积和重量，还可以通过谐振软开关技术有效降低功率损耗。

目前，采用中频变压器隔离技术的辅助变流器，存在集成化程度低、器件之间连接关系复杂的问题，影响了辅助变流器的性能，进而影响供电系统的稳定性和安全性，而且集成化程度较低，还不利于生产、组装及维护维修。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种功率转换装置，能够提高辅助变流器的工作频率和工作效率，进而提高供电系统的稳定性和安全性。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

本发明提供一种功率转换装置，包括：前级升压单元、逆变单元、谐振单元和整流单元；

其中，按照所述前级升压单元、所述逆变单元、所述谐振单元和所述整流单元的顺序进行布置，将所述前级升压单元、所述逆变单元和所述整流单元设置在入风口，所述谐振单元设置在出风口，使功率转换装置形成U型布局；

所述逆变单元，用于将输入的直流电转换为交流电并输出交流电；

所述整流单元，用于将逆变单元输出的交流电转换为直流电；

所述前级升压单元，用于调整输入逆变单元的直流电的电压值；

所述谐振单元，用于在逆变单元输出的交流电压的激励下进行电压变换和电气隔离。

进一步的，所述逆变单元为功率半导体开关管构成的单相全桥逆变电路或半桥逆变电路。

进一步的，所述整流单元为二极管构成的全桥式整流电路。

进一步的，所述前级升压单元包括：功率半导体开关管、二极管和支撑电容组；

所述功率半导体开关管的集电极和发射极分别与直流电的正极和负极相连接，所述二极管的阳极和阴极分别与所述功率半导体开关管的集电极和所述支撑电容组的一端相连接，所述支撑电容组的另一端与所述功率半导体开关管的发射极相连接；

其中，所述支撑电容组的两端分别与所述逆变单元的输入端相连接。