[发明专利]双向隔离型能量变换系统及其控制方法

说明书

本发明涉及一种双向隔离型能量变换系统，该系统包括三相PWM整流电路与级联的双向有源桥DC/DC变换电路；所述双向有源桥DC/DC变换电路包括高压侧H桥、HSLP高频变压器电路、低压侧H桥；所述高压侧H桥一侧接所述三相PWM整流电路，另一侧接所述HSLP高频变压器电路高压侧；所述HSLP高频变压器电路低压侧接所述低压侧H桥。该系统可实现交直流双向转换，且系统设计简单，实现了设备的轻量化设计；同时，本发明还提供了相应的控制方法，采用SVPWM与PWM混合控制的方式，三相PWM整流电路采用SVPWM控制，双向有源桥DC/DC变换电路采用PWM控制，提高了系统的控制稳定性，在混合控制方式下能够保证系统在电压全范围内变换保持控制可靠性。

技术领域

本发明供电系统设计技术领域，尤其涉及一种双向隔离型能量变换系统及其控制方法。

背景技术

图1为现有的动车组车辆供电拓扑，动车组通过车顶的受电弓从电网25kV高压电取得电能进行能量变换，用以给动车组的牵引供电系统和辅助供电系统供电。但在发生动车组受电弓故障或电网供电故障时，动车组无法获取电能，将不能行走，只能临时停靠在铁轨上，等待其他动车组救援，给动车组运营带来时间延误风险。

因此，针对紧急情况下的动车组车辆供电拓扑，考虑将供电系统中的充电机替换为双向能量变换系统，实现AC380V和DC110V两种电压的相互转换，使动车组正常运行时，双向能量变换系统实现AC380V到DC110V变换，正向给电池充电；动车组在紧急情况下通过双向能量变换系统实现DC110V到AC380V变换，反向将储备的电能释放，提供应急供电，同时，增大动车组自身的电能储备。本发明基于此，考虑设计一种双向隔离型能量变换系统，替代充电机用于动车组车辆供电系统中。

发明内容

本发明提供了一种双向隔离型能量变换系统及其控制方法，通过三相PWM整流电路级联双向有源桥DC/DC变换电路，PWM整流电路采用SVPWM控制，双向有源桥DC/DC变换电路采用PWM控制，实现了双向能量变换控制。

为了实现上述目的，本发明提供了一种双向隔离型能量变换系统，包括：三相PWM整流电路与级联的双向有源桥DC/DC变换电路；

所述双向有源桥DC/DC变换电路包括高压侧H桥、HSLP高频变压器电路、低压侧H桥；所述高压侧H桥一侧接所述三相PWM整流电路，另一侧接所述HSLP高频变压器电路高压侧；所述HSLP高频变压器电路低压侧接所述低压侧H桥；

能量正向变换时，三相交流电经过所述三相PWM整流电路整流为高压直流电，高压侧H桥将高压直流电逆变为高频交流电并通过HSLP高频变压器电路传输至低压侧H桥，低压侧H桥将高频交流电整流为低压直流电；

能量反向变换时，低压直流电经过低压侧H桥逆变为高频交流电并通过HSLP高频变压器电路传输至高压侧H桥，高压侧H桥将高频交流电整流为高压直流电后经过三相PWM整流电路逆变为高压交流电。

优选的，所述HSLP高频变压器电路包括两个高频变压器，两个高频变压器高压侧串联接至所述高压侧H桥，低压侧通过低压侧H桥实现并联输出。

优选的，所述低压侧H桥包括两并联的H桥，两个高频变压器分别连接一H桥，且高频变压器低压侧连接至H桥中性点。

优选的，所述高压侧H桥串联电感L_s后连接至所述HSLP高频变压器电路。

优选的，所述低压侧H桥直流侧并联滤波电容C_o。

优选的，所述三相PWM整流电路包括三相整流桥，三相整流桥交流侧串联电抗器L，直流侧并联滤波电容C_dc。

本发明还提供了一种双向隔离型能量变换系统控制方法，所述三相PWM整流电路采用SVPWM控制，所述双向有源桥DC/DC变换电路采用PWM控制；