直流充电机制造技术

本实用新型专利技术提供一种直流充电机。包括：将作为输入电压的直流脉动电压逆变成高频方波电压的逆变器，逆变器是由开关管和电容组成的桥式逆变器；对高频方波电压进行降压的高频变压器，高频变压器的输入端与逆变器的输出端连接；对经过高频变压器降压后的方波电压进行整流和滤波处理，输出直流电压的整流滤波器，整流滤波器的输入端与高频变压器的输出端连接；第一电压传感器并联连接在逆变器的输入端；第二电压传感器并联连接在整流滤波器的输出端；根据输入电压和输出电压，控制逆变器中的开关管的占空比以维持输出电压在给定电压范围的控制电路。本实用新型专利技术提供的直流充电机结构简单，实现方便，可有效减少纹波电压的产生。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及充电技术，尤其涉及一种机车车辆用直流充电机。
技术介绍
直流IlOV充电机是电力机车和动车组车辆的重要组成部分，用于将电网电压转换为直流电压，为机车车辆和动车组车辆的控制系统提供控制电源、车厢照明电源，同时还可为旅客提供安全的低压服务电源，并可为备用电源充电。目前，电力机车或动车组上的充电机的直流输入电压主要包括两种一种为来自于机车上的四象限整流器输出的直流电压；一种为三相交流电压经过整流后得到的直流脉动电压。现有充电机技术中，以直流脉动电压作为输入电压的充电机中，通常在输入侧设置 大容量的直流支撑电容，通过直流支撑电容来平滑直流输入电压，确保输出电压的稳定性，避免产生较大的纹波电压，其中，直流支撑电容为铝电解电容或膜电容。现有充电机中，充电机前端设置的支撑电容会占用较大的体积，会导致整个充电机体积庞大，不利于减少充电机的体积和提高功率密度；同时，电容功耗大，容易发热，导致充电机工作的可靠性较差。综上，现有采用直流脉动电压作为输入电压的充电机中，充电机输入端设置的支撑电容会造成充电机体积过大，且采用电容会导致功耗大，充电机工作的可靠性较低，而去掉支撑电容后，直流脉动电压会给输出造成很大的电压纹波，导致充电机输出电压中具有较大纹波电压，输出电压不稳定，影响用电设备工作，甚至造成用电设备损坏。
技术实现思路
本技术提供一种直流充电机，可有效克服现有技术中通过在充电机前端设置支撑电容，来避免输出电压产生较大纹波电压带来的问题。本技术提供一种直流充电机，包括将作为输入电压的直流脉动电压逆变成高频方波电压的逆变器，所述逆变器是由开关管和电容组成的桥式逆变器；对所述高频方波电压进行降压的高频变压器，所述高频变压器的输入端与所述逆变器的输出端连接；对经过所述高频变压器降压后的方波电压进行整流和滤波处理，输出直流电压的整流滤波器，所述整流滤波器的输入端与所述高频变压器的输出端连接；采集输入电压的第一电压传感器，所述第一电压传感器并联连接在所述逆变器的输入端；采集输出电压的第二电压传感器，所述第二电压传感器并联连接在所述整流滤波器的输出端；根据所述输入电压和输出电压，控制所述逆变器中开关管的占空比以维持输出电压在给定电压范围的控制电路，所述控制电路与第一电压传感器、第二电压传感器和桥式逆变器中的开关管连接。上述的直流充电机中，所述控制电路包括检测所述输入电压和输出电压，并根据所述输入电压和输出电压输出控制信号的控制器，所述控制器与所述第一电压传感器和第二电压传感器连接；在所述控制信号控制下控制所述逆变器中的开关管通断的驱动电路，所述驱动电路与所述控制器和逆变器中的开关管连接。上述的直流充电机中，所述逆变器的输入端还连接有输入电路；所述输入电路包括串联连接的快速熔断器、接触器、输入电抗和防反向二极管。上述的直流充电机中，所述桥式逆变器包括4个开关管，各开关管分别并联有谐 振电容。上述的直流充电机中，所述整流滤波器包括由二极管组成的桥式整流电路；输出电感和滤波电容组成的滤波电路，所述滤波电路与所述桥式整流电路连接。上述的直流充电机中，所述整流滤波器的输出端还连接有输出电路；所述输出电路包括串联连接的快速熔断器和防反向二极管。本技术提供的直流充电机，通过设置电压传感器和控制电路，可实时采集输入电压和输出电压，并可根据输入电压和输出电压来调整逆变器中开关管的占空比，从而可调整输出电压的大小，确保输出电压维持在给定的电压范围，可有效提高输出电压的稳定性；本技术提供的充电机，相对于现有充电机而言，去掉了支撑电容，可有效减少充电机的体积，提高充电机的功率密度，且输出电压稳定，充电机工作稳定、可靠。附图说明图I为本技术实施例提供的直流充电机的电路结构示意图；图2为本实施例提供的直流充电机中不包括控制电路的具体实现电路结构示意图；图3为本技术实施例中控制电路的结构示意图；图4为本技术实施例中控制器根据输入电压和输出电压生成控制信号的电路实现原理示意图。具体实施方式图I为本技术实施例提供的直流充电机的电路结构示意图；图2为本实施例提供的直流充电机中不包括控制电路的具体实现电路结构示意图。本实施例直流充电机可作为机车车辆用直流IlOV充电机，可对输入的直流脉动电压进行处理，输出稳定可靠的直流电，具体地，如图I和图2所示，本实施例直流充电机可包括逆变器I、高频变压器2、整流滤波器3和控制电路4，其中，逆变器I是由开关管和电容组成的桥式逆变器，用于将作为输入电压的直流脉动电压逆变成高频方波电压；高频变压器2与逆变器I的输出端连接，用于对逆变器I输出的高频方波电压进行降压处理；整流滤波器3与高频变压器2的输出端连接，用于对经过高频变压器2降压后的方波电压进行整流和滤波处理，以输出直流电压；逆变器I的输入端并联连接有第一电压传感器71，用于采集输入电压，整流滤波器3的输出端并联连接有第二电压传感器72，用于采集输出电压；控制电路4与第一电压传感器71、第二电压传感器72和逆变器I中的开关管连接，用于接收电压传感器采集的输入电压和输出电压，并可根据输入电压和输出电压控制逆变器I中开关管的通断，即控制开关管的占空比，来调整输出电压的大小，使得输出电压可保持在给定电压范围，使得输出电压稳定，不会产生较大的纹波电压。本实施例中，相对传统充电机需要在输入端设置支撑电容来确保输出电压的稳定性而言，本实施例通过设置电压传感器和控制电路，可有效对桥式逆变器中的开关管通断进行控制，以调整开关管的占空比，确保输出电压的稳定，可有效克服传统充电机因设置支撑电容造成的体积大，功耗大，充电机工作可靠性低的问题。本实施例中，控制电路4与第一电压传感器71、第二电压传感器72和逆变器I中的开关管连接时，可通过电气隔离连接，以确保电路的电气性能。本实施例中，如图I和图2所示，逆变器I的输入端还连接有输入电路5，该输入电路5可包括串联连接快速熔断器51和接触器52，以及输入电抗和防反向二极管(图中未示出)，可避免因输入的直流脉动电压过大而损坏充电机，提高充电机工作的稳定性和可靠性。此外，如图I和图2所示，整流滤波器3的输出端还连接有输出电路6，该输出电路6可包括串联连接的快速熔断器61和防反向二极管62，可确保连接用电负载时电路的安全性和可靠性。本实施例中，如图2所示，逆变器I具体可由4个开关管VTA.、VTB、VTC和VTD组成，具体地，开关管为绝缘栅双极型晶体管(Insulated GateBipolar Transistor, IGBT),且各开关管分别并联有谐振电容Ca、Cb、Cc、Cd ;此外，在逆变器I的输入端还可并联有多个吸收电容Cl、C2、C3，同时，还可在逆变器I的输出端串联隔直电容C4。本领域技术人员可以理解，桥式逆变器是由开关管相互连接形成的桥式电路，具体电路结构和电子元件的连接方式与现有桥式逆变器电路相同或类似，在此不再赘述。本实施例中，如图2所示，整流滤波器3可包括桥式整流电路和滤波电路，其中，桥式整流电路由整流二极管VD2、VD3、VD4和VD5组成；滤波电路由输出电感L2和输出滤波电容C6、C7组成，与桥式整流电路连接。本领域技术人员可以理解，整流二极管VD2、VD3、VD4和VD5可相互连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.ー种直流充电机，其特征在于，包括 将作为输入电压的直流脉动电压逆变成高频方波电压的逆变器，所述逆变器是由开关管和电容组成的桥式逆变器； 对所述高频方波电压进行降压的高频变压器，所述高频变压器的输入端与所述逆变器的输出端连接； 对经过所述高频变压器降压后的方波电压进行整流和滤波处理，输出直流电压的整流滤波器，所述整流滤波器的输入端与所述高频变压器的输出端连接 ； 采集输入电压的第一电压传感器，所述第一电压传感器并联连接在所述逆变器的输入端; 采集输出电压的第二电压传感器，所述第二电压传感器并联连接在所述整流滤波器的输出端； 用于根据所述输入电压和输出电压，控制所述逆变器中的开关管的占空比以维持输出电压在给定电压范围的控制电路，所述控制电路与第一电压传感器、第二电压传感器和桥式逆变器中的开关管连接。2.根据权利要求I所述的直流充电机，其特征在于，所述控制电路包括 检测所述输入电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘金晶，
申请(专利权)人：中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心，
类型：实用新型
国别省市：