[发明专利]一种高功率密度辅助变流器的设计方法及变流器

说明书

本发明提出一种高功率密度辅助变流器的设计方法及变流器，其方法技术方案包括根据DCDC电路输出电压、输入电压及DCDC电路的变压器的匝数比获得DCDC电路在额定电压工作时的有效占空比以及DCDC电路的隔直电容；根据所述有效占空比获得DCDC电路的输出滤波电感及电感电流纹波，根据所述输出滤波电感及所述电感电流纹波获得有效占空比开始时刻及结束时刻的所述变压器的原边电流；根据所述DCDC电路的谐振电感确定所述DCDC电路的软开关范围；从滤波器无功容量角度确定所述逆变器电路的滤波器参数。本发明解决了现有变流器的设计方法降低电磁器件的体积和重量、降低开关器件的损耗上存在不足的问题。

技术领域

本发明属于变流器技术领域，尤其涉及一种高功率密度辅助变流器的设计方法及变流器。

背景技术

有轨电车是城市轨道交通车辆的一种，它具有中等运能、设计新颖、环境友好、资源节约的特点，其牵引系统是整个车辆的核心系统，辅助变流器是牵引系统的重要组成部分。低地板有轨电车由于其结构限制，要求辅助变流器具有高功率密度，实现高功率密度的方法主要有以下几种：采用中高频辅助方案、采用碳化硅等下一代功率器件、软开关技术应用、结构和拓扑的优化设计。通常需要结合以上几种方法同时进行变流器的减重设计。

软开关技术是使变流器高频化的重要技术之一。利用谐振的原理，使开关器件中的电流或者电压按正弦或者准正弦规律变化。当电流自然过零时，使开关器件关断(或电压为零时，使开关器件开通)，从而减小开关损耗。它不仅解决了硬开关变流器中开关损耗的问题、容性开通的问题、感性关断的问题及二极管反向恢复的问题，而且解决了由硬开关引起的EMI问题。但在电路中并联或串联谐振网络，势必产生谐振损耗，并使电路受到固有问题的影响。组合软开关技术结合了无损耗吸收技术与谐振式零电压技术、零电流技术的优点。其基本原理是通过辅助管实现部分主管的零电流关断或零电压开通，使电路中既可存在零电压开通，也可存在零电流关断，同时既可包含零电流开通，也可包含零电流关断，4种状态可任意组合，是新的发展趋势。

SiC为代表的宽禁带半导体材料的制备、制造工艺的迅速发展，使得高压、大电流的SiC功率半导体器件逐渐投入市场。SiC功率器件以其特有的耐高温，耐高压，高工作频率等特性，可提高车辆牵引变流器效率，减小工作噪声并能够通过提高整机功率密度达到减轻整车重量的目的。SiC功率器件在轨道交通领域具有广阔的潜在市场。

发明内容

本申请实施例提供了一种高功率密度辅助变流器的设计方法及变流器，以至少解决现有变流器的设计方法降低电磁器件的体积和重量、降低开关器件的损耗上存在不足的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种高功率密度辅助变流器的设计方法，包括：有效占空比和隔直电容确定步骤：根据DCDC电路输出电压、输入电压及DCDC电路的变压器的匝数比获得DCDC电路在额定电压工作时的有效占空比以及DCDC电路的隔直电容；原边电流确定步骤：根据所述有效占空比获得DCDC电路的输出滤波电感及电感电流纹波，根据所述输出滤波电感及所述电感电流纹波获得有效占空比开始时刻及结束时刻的所述变压器的原边电流；软开关范围确定步骤：根据所述DCDC电路的谐振电感确定所述DCDC电路的软开关范围；滤波器参数确定步骤：从滤波器无功容量角度确定所述逆变器电路的滤波器参数。

优选的，所述相似度计算步骤进一步包括：第一相似计算步骤，分别计算所述关键词和所述文档中每个所述知识子图的相似度；第二相似计算步骤，根据所述关键词和所述文档中每个所述知识子图的相似度，计算所述关键词和所述文档的整体相似度。

优选的，所述原边电流确定步骤中根据以下公式获得所述滤波电感：

式中，L₀为滤波电感，V₀为输出电压，V_c为隔直电容，n为变压器的匝数比，D_eff为有效占空比，P为输出负载功率，f为开关频率。