[发明专利]一种辅助变流器、单相整流器及其控制方法

说明书

本发明公开一种辅助变流器、单相整流器及其控制方法；单相整流器包括：二极管单相桥，用于将交流输入电流整流为直流电流；二极管单相桥的输出连接到boost半桥的桥臂中点；boost半桥，boost半桥包括串联的一个快恢复二极管和一个全控型器件；用于将交流输入电流的波形控制为正弦；直流电容，与boost半桥并联；控制器，用于对交流输入电流和直流输出电压进行采样；并根据交流输入电流的采样值、直流输出电压的采样值和直流输出电压的给定值，计算出boost半桥的占空比，并转换成控制脉冲发送至boost半桥。采用本发明提供的方案，仅需一个全控的功率半导体器件，显著的少于传统的四象限整流器。

技术领域

本发明涉及轨道交通车载设备领域，具体而言，涉及一种辅助变流器、单相整流器及其控制方法。

背景技术

辅助变流器是轨道车辆(机车、动车)的重要车载设备，其为列车牵引以外的辅助负载提供三相交流电源。图1示出了辅助变流器在车辆中的示意图。传统上，常用一种牵引变压器中集成辅助绕组的方式为辅助变流器供电。辅助变流器包含了一个四象限整流器和一个三相逆变器。图2示出了现有技术中采用的四象限整流器的示意图。

这种方式中的辅助变流器没有任何工况需要四象限整流器工作在逆变状态，即四象限整流器只工作在功率单方向流动的工况。因此对既有的四象限整流器而言，是一种成本的浪费。

另外，传统的辅助变流器的控制中需要使用电网电压的相位信息，也增加了辅助变流器的复杂性和故障点。

发明内容

本发明提供一种辅助变流器、单相整流器及其控制方法，用以克服现有技术中存在的至少一个问题。

为达到上述目的，本发明提供了一种单相整流器，包括：二极管单相桥，用于将交流输入电流整流为直流电流；二极管单相桥的输出连接到boost半桥的桥臂中点；boost半桥，boost半桥包括串联的一个快恢复二极管和一个全控型器件；用于将交流输入电流的波形控制为正弦；直流电容，所述直流电容与所述boost半桥并联；控制器，用于对交流输入电流和直流输出电压进行采样；并根据交流输入电流的采样值、直流输出电压的采样值和直流输出电压的给定值，计算出boost半桥的占空比，并转换成控制脉冲发送至boost半桥。

可选地，单相整流器还包括：交流开关和预充电装置，交流开关和预充电装置包括并联的预充电支路、主功率支路；预充电支路包括串联的预充电接触器、预充电电阻；预充电支路用于在首次上电时对直流电容进行预充电，降低启动电流；主功率支路上设置有主接触器，用于控制交流输入端连接或不连接至二极管单相桥；当预充电支路完成预充电后，主接触器闭合，将预充电支路旁路；以使交流输入端连接到二极管单相桥的桥臂中点。

可选地，当全控型器件闭合时，二极管单项桥的直流侧被短路，交流电流上升；当全控型器件断开时，二极管单项桥的直流侧通过boost半桥中的快恢复二极管向直流侧放电，交流电流下降。

可选地，全控型器件是IGBT器件或MOSFET器件。

可选地，单相整流器包括：多个boost半桥；多个Boost半桥的全控型器件并联；或者多个Boost半桥的全控型器件交错导通。

可选地，控制器包括：直流电压闭环模块，直流电压闭环模块用于根据直流输出电压的采样值和直流输出电压的给定值，确定电流幅度给定值；接触网电压相位观测模块，接触网电压相位观测模块用于根据boost半桥的占空比、直流输出电压的采样值和交流输入电流的采样值，确定接触网电压相位；交流电流指令生成单元，用于根据电流幅度给定值和接触网电压相位，确定电流给定值；交流电流闭环单元，用于根据电流给定值和交流输入电流的采样值，确定占空比；脉冲生成单元，用于将占空比转换为控制脉冲并发送至boost半桥。