一种高压充电机及其控制方法与流程

本申请涉及轨道交通，尤其涉及一种高压充电机及其控制方法。

背景技术：

1、轨道交通，尤其是地铁、动车和高铁这样的现代公共交通系统，是城市化和城际交通的重要组成部分。这些系统需要高效、可靠的电力供应来确保列车的运行。在轨道交通中，高压变换装置扮演着至关重要的角色，它们用于转换和调节电力，以满足列车和相关基础设施的需求。为了降低高压变换装置的开关损耗，提升转换效率和功率密度，软开关技术应运而生。与硬开关变换器相比，软开关变换器具有更好的效率性能和emi性能。其中，llc谐振变换器因其自身的软开关特性而被广泛应用于电能变换场合，将一种电压等级的电能转换为另一种电压等级的电能。

2、llc谐振变换器虽然具有软开关，能提高效率性能和emi性能，但是变压器的输出端电流为正弦电流，整流侧输出的电流峰值为正弦电流的最大电流值，输出电流纹波大，使得负载侧需要并联较多的、容量大的电容，增加了系统体积和电源设计成本，不利于整机的稳定性运行，且利用二极管对信号进行整流，会导致功率损耗，极大的降低了转换效率。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请实施例提供一种高压充电机及其控制方法，可以有效解决现有方案中llc谐振变换器的整流侧输出电流纹波大且利用二极管对信号整流导致的功率损耗的问题等。

2、第一方面，本申请实施例提供一种高压充电机，包括：输入储能电路、三相输入串联全桥谐振电路、三相并联同步整流电路、输出储能电路和控制器；

3、所述输入储能电路的正极用于连接电源正极，所述输入储能电路的负极用于连接电源负极，所述三相输入串联全桥谐振电路的输入端与所述输入储能电路电性连接，所述三相输入串联全桥谐振电路的输出端与所述三相并联同步整流电路的输入端电性连接，所述三相并联同步整流电路的输出端连接所述输出储能电路，所述三相并联同步整流电路的第一输出端还用于连接负载正极，所述三相并联同步整流电路的第二输出端还用于连接所述负载负极；

4、所述控制器用于控制所述三相输入串联全桥谐振电路的各脉冲信号的相位差为120度，并根据所述三相输入串联全桥谐振电路的目标增益，对所述三相输入串联全桥谐振电路或所述三相并联同步整流电路进行控制。

5、在一些实施例中，所述输入储能电路包括三个储能单元，三个所述储能单元串联在电源正极和电源负极之间；

6、所述三相输入串联全桥谐振电路包括三个全桥谐振单元，所述三相并联同步整流电路包括三个同步整流单元，每个所述全桥谐振单元均包括全桥开关组和谐振腔，每个所述全桥开关组的输入端对应连接一个所述储能单元，每个所述全桥开关组的输出端分别与每个所述同步整流单元通过每个谐振腔耦合。

7、在一些实施例中，每个所述同步整流单元均包括：第一开关组和第二开关组，所述第一开关组包括串联的第一开关管和第二开关管，所述第二开关组包括串联的第三开关管和第四开关管，所述第一开关管和所述第二开关管的串联节点连接所述谐振腔的输出端正极，所述第三开关管和所述第四开关管的串联节点连接所述谐振腔的输出端负极，所述第一开关组、所述第二开关组与所述输出储能电路并联。

8、在一些实施例中，所述高压充电机还包括：预充电电路，所述预充电电路的输入端用于连接所述电源正极，所述预充电电路的输出端连接所述输入储能电路的正极，所述预充电电路用于对所述电源在接入时进行保护。

9、在一些实施例中，所述高压充电机还包括：防反电路，所述防反电路的正极端用于连接所述电源，所述防反电路的负极端连接所述预充电电路的输入端。

10、在一些实施例中，所述高压充电机还包括：输入滤波电路和输出滤波电路，所述输入滤波电路的输入端用于连接所述电源，所述输入滤波电路的输出端与所述输入储能电路电性连接，所述输出滤波电路的输入端连接所述三相并联同步整流电路的输出端，所述输出滤波电路的输出端连接所述输出储能电路的正极端。

11、在一些实施例中，所述高压充电机还包括：第一隔离电路和第二隔离电路，所述第一隔离电路的输入端与所述控制器电性连接，所述第一隔离电路的输出端与所述三相输入串联全桥谐振电路电性连接，所述第二隔离电路的输入端与所述控制器电性连接，所述第二隔离电路的输出端与所述三相并联同步整流电路电性连接。

12、第二方面，本申请实施例提供一种高压充电机的控制方法，所述控制方法应用于上述第一方面所述的至少一个高压充电机，所述控制方法包括：

13、控制所述三相输入串联全桥谐振电路的各脉冲信号的相位差为120度；

14、实时获取所述高压充电机的输入电压和输出电压；

15、根据所述输入电压和所述输出电压得到目标增益；

16、根据所述目标增益对所述三相输入串联全桥谐振电路或所述三相并联同步整流电路进行实时调整。

17、在一些实施例中，所述根据所述目标增益对所述三相输入串联全桥谐振电路或所述三相并联同步整流电路进行控制包括：

18、判断所述目标增益是否大于第一预设增益；

19、若所述目标增益大于第一预设增益，调整所述三相并联同步整流电路的脉冲信号的相位；

20、若所述目标增益不大于第一预设增益，调整所述三相输入串联全桥谐振电路的脉冲信号的相位或者频率。

21、在一些实施例中，若所述目标增益不大于第一预设增益，调整所述三相输入串联全桥谐振电路的脉冲信号的相位或者频率包括：

22、判断所述目标增益是否大于第二预设增益；

23、若所述目标增益大于第二预设增益，调整所述三相输入串联全桥谐振电路的脉冲信号的频率；

24、若所述目标增益不大于第二预设增益，调整所述三相输入串联全桥谐振电路的脉冲信号的相位。

25、本申请的实施例具有如下有益效果：

26、本申请的高压充电机包括：输入储能电路、三相输入串联全桥谐振电路、三相并联同步整流电路、输出储能电路和控制器；输入储能电路的输入端与电源连接，对电源的能量进行储存后为三相输入串联全桥谐振电路进行供电，三相输入串联全桥谐振电路的输出端连接三相并联同步整流电路的输入端，三相并联同步整流电路的输出端连接输出储能电路的输入端，输出储能电路的输出端为负载进行供电，本申请在高压充电机中设置三相输入串联全桥谐振电路，三相输入串联全桥谐振电路的相位差为120度，使得电流的纹波能够相互抵消，降低了系统的纹波和噪声水平，改善了输出信号的质量，从而降低输出电容的容量，极大的降低了电源的设计成本；且三相输入串联全桥谐振电路采用输入串联，输出并联的连接方式，可将总的输入功率分散至各个谐振电路中，各个电路至需要处理总功率的一部分，从而允许使用较小尺寸和较低额定值的元器件，进一步降低了电源的成本；利用同步整流电路对信号进行整流，极大的降低了导通功率损耗，提高了转换效率。

技术特征：

1.一种高压充电机，其特征在于，包括：输入储能电路、三相输入串联全桥谐振电路、三相并联同步整流电路、输出储能电路和控制器；

2.根据权利要求1所述的高压充电机，其特征在于，所述输入储能电路包括三个储能单元，三个所述储能单元串联在电源正极和电源负极之间；

3.根据权利要求2所述的高压充电机，其特征在于，每个所述同步整流单元均包括：第一开关组和第二开关组，所述第一开关组包括串联的第一开关管和第二开关管，所述第二开关组包括串联的第三开关管和第四开关管，所述第一开关管和所述第二开关管的串联节点连接所述谐振腔的输出端正极，所述第三开关管和所述第四开关管的串联节点连接所述谐振腔的输出端负极，所述第一开关组、所述第二开关组与所述输出储能电路并联。

4.根据权利要求1所述的高压充电机，其特征在于，所述高压充电机还包括：预充电电路，所述预充电电路的输入端用于连接所述电源正极，所述预充电电路的输出端连接所述输入储能电路的正极，所述预充电电路用于对所述电源在接入时进行保护。

5.根据权利要求4所述的高压充电机，其特征在于，所述高压充电机还包括：防反电路，所述防反电路的正极端用于连接所述电源，所述防反电路的负极端连接所述预充电电路的输入端。

6.根据权利要求1所述的高压充电机，其特征在于，所述高压充电机还包括：输入滤波电路和输出滤波电路，所述输入滤波电路的输入端用于连接所述电源，所述输入滤波电路的输出端与所述输入储能电路电性连接，所述输出滤波电路的输入端连接所述三相并联同步整流电路的输出端，所述输出滤波电路的输出端连接所述输出储能电路的正极端。

7.根据权利要求1所述的高压充电机，其特征在于，所述高压充电机还包括：第一隔离电路和第二隔离电路，所述第一隔离电路的输入端与所述控制器电性连接，所述第一隔离电路的输出端与所述三相输入串联全桥谐振电路电性连接，所述第二隔离电路的输入端与所述控制器电性连接，所述第二隔离电路的输出端与所述三相并联同步整流电路电性连接。

8.一种高压充电机的控制方法，其特征在于，所述高压充电机的控制方法应用于如权利要求1-7任一所述的高压充电机，所述控制方法包括：

9.根据权利要求8所述的高压充电机的控制方法，其特征在于，所述根据所述目标增益对所述三相输入串联全桥谐振电路或所述三相并联同步整流电路进行控制包括：

10.根据权利要求9所述的高压充电机的控制方法，其特征在于，若所述目标增益不大于第一预设增益，调整所述三相输入串联全桥谐振电路的脉冲信号的相位或者频率包括：

技术总结本申请涉及轨道交通技术领域，公开了一种高压充电机及其控制方法，本申请在高压充电机中设置三相输入串联全桥谐振电路，三相输入串联全桥谐振电路的相位差为120度，使得电流的纹波能够相互抵消，降低了系统的纹波和噪声水平，改善了输出信号的质量，从而降低输出电容的容量，极大的降低了电源的设计成本；且三相输入串联全桥谐振电路采用输入串联，输出并联的连接方式，可将总的输入功率分散至各个谐振电路中，各个电路至需要处理总功率的一部分，从而允许使用较小尺寸和较低额定值的元器件，进一步降低了电源的成本；利用同步整流电路对信号进行整流，极大的降低了导通功率损耗，提高了转换效率。技术研发人员：高飞,唐建明,黄旭辉,钟康受保护的技术使用者：深圳通业科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/12/12