[发明专利]考虑开关损耗的城轨车辆辅助变流器及运行策略优化方法

权利要求书

1.一种考虑开关损耗的城轨车辆辅助变流器，其特征在于，包括依次连接的LLC谐振变换器、逆变电路和输出滤波网络；所述LLC谐振变换器包括依次连接的斩波电路、谐振网络和整流电路；所述斩波电路与电源连接；所述整流电路接所述逆变电路。

2.根据权利要求1所述的考虑开关损耗的城轨车辆辅助变流器，其特征在于，所述斩波电路采用半桥三电平电路；优选地，所述斩波电路用于将直流电压变为方波电压。

3.根据权利要求1所述的考虑开关损耗的城轨车辆辅助变流器，其特征在于，所述谐振网络包括高频变压器T、谐振电感L_r、励磁电感L_m和谐振电容C_r；所述高频变压器T包括三个绕组，第一绕组n₁作为原边绕组，第二绕组n₂和第三绕组n₃串联作为副边绕组；所述第一绕组n₁与励磁电感L_m并联，谐振电感L_r的一端与第一绕组n₁的同名端连接，谐振电感L_r的另一端与第二开关管Q₂的源极连接；所述谐振电容C_r的一端与第一绕组n₁的非同名端连接，所述谐振电容C_r的另一端与第一分压电容C₁₂、第二分压电容C₃₂的中点连接。

4.根据权利要求1～3之一所述的考虑开关损耗的城轨车辆辅助变流器，其特征在于，所述整流电路采用全波整流电路，用于将方波电压整流为直流电压。

5.一种权利要求1～4之一所述的考虑开关损耗的城轨车辆辅助变流器运行策略优化方法，其特征在于，当输入电压大于DC1500V时，采用移相调制方法控制辅助变流器工作；当输入电压小于DC1500V时，采用变频调制方法控制辅助变流器开关管的开通和关断，从而控制辅助变流器的输出电压。

6.根据权利要求5所述的优化方法，其特征在于，当采用移相调制方法时，斩波电路依次串联的四个开关管占空比相同，第一开关管Q₁相对于第二开关管Q₂提前开通，第四开关管Q₄相对于第三开关管Q₃提前开通；通过控制所述移相角θ的大小，控制所述辅助变流器输出电压的大小；其中，第一开关管Q₁相对于第二开关管Q₂提前开通的开通时间、第四开关管Q₄相对于第三开关管Q₃提前开通的开通时间称为移相角θ；第一开关管Q₁的驱动信号与第二开关管Q₂的驱动信号互补，第三开关管Q₃的驱动信号与第四开关管Q₄的驱动信号互补。

7.根据权利要求5所述的优化方法，其特征在于，当采用移相调制方法时，斩波电路以最大开关频率f_s工作。

8.根据权利要求5所述的优化方法，其特征在于，当采用变频调制方法时，利用基波分析法得到开关频率和增益的关系表达式：其中，M为电压增益；f_n为归一化开关频率，即开关频率f_s与谐振频率f₁的比值；λ为励磁电感L_m与谐振电感L_r的比值；Q为品质因数，其中，L_r为谐振电感，C_r为谐振电容，R₁为实际电阻R₀折算到高频变压器原边侧的交流等效阻抗，其中n为高频变压器的变比。