充电机和轨道车辆系统以及充电处理方法与流程

本发明实施例涉及轨道车辆充电技术领域，尤其涉及一种充电机和轨道车辆系统以及充电处理方法。

背景技术：

轨道车辆的系统主要由牵引系统和辅助电源系统两部分组成，充电机作为辅助电源系统重要组成部分，其主要功能是通过电力电子变化装置将电网电压转换为直流电电源，为轨道车辆提供安全的低压服务电源，同时为蓄电池进行充电。

现有的充电机大多采用非标准模块化高频软开关的dc/dc电力电子变换器，但是采用非标准化部件在产品的研发设计和生产制造时需要浪费很多劳动资源，多数充电机还需要为项目量身定做，出现重复劳动的情况，导致充电机生产成本高、研发周期长。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种充电机和轨道车辆系统以及充电处理方法，以解决充电机研发成本高、开发周期长的的技术问题。

本发明实施例的一个方面是提供一种充电机，应用于轨道车辆系统，包括：控制模块和n个标准化变换器模块；

所述控制模块，分别与n个所述标准化变换器模块相连接，用于采用容错功能的相同移相角控制每个所述标准化变换器模块对所述总的输入电压进行处理；

其中，每个所述标准化变换器模块之间采用输入串联，输出并联的方式连接；

n为整数，且大于等于2。

本发明实施例的第二方面是提供一种轨道车辆系统，其包括上述所述的充电机。

本发明实施例的第三个方面是提供一种充电处理方法，包括：

采用n个标准化变换器模块接收总的输入电压；

采用容错功能的相同移相角控制每个所述标准化变换器模块，以使得每个所述标准化变换器模块的输入端均压，且输出端均流；

其中，每个所述标准化变换器模块之间采用输入串联，输出并联的方式连接；

n为整数，且大于等于2。

本发明实施例提供的充电机，其包括有控制模块和n个标准化变换器模块；控制模块分别与n个串并联组合的标准化变换器模块相连接，用于采用容错功能的相同移相角控制每个标准化变换器模块，这种充电机可用于具有不同要求的输入电压等级和功率的轨道车辆系统，尤其适用于高大功率轨道车辆系统中，并且标准化变换器模块可以实现批量生产，从而降低了充电机产品的研发成本，缩短了开发周期。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的充电机的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的n个标准化变换器模块连接的电路结构示意图；

图3为本发明实施例一提供的标准化变换器模块的电路原理示意图；

图4为本发明实施例二提供的控制模块的结构示意图；

图5为本发明实施例二提供的控制电路的原理示意图；

图6为本发明实施例三提供的充电机的电路原理示意图；

图7为本发明实施例四提供的充电处理方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的充电机10结构示意图，如图1所示，充电机10主要包括：控制模块11和n个标准化变换器模块12；控制模块11，分别与n个标准化变换器模块12相连接，用于采用容错功能的相同移相角控制每个标准化变换器模块12；其中，每个标准化变换器模块12之间采用输入串联，输出并联的方式连接；而且n为整数，且大于等于2。

在本实施例中，图2为本发明实施例一提供的n个标准化变换器模块12连接的电路结构示意图，如图2所示，充电机10中采用多个标准化变换器模块12通过输入串联、输出并联的方式连接，利用分压原理，将输入的高压直流电加载在串联连接的n个完全相同的标准化变换器模块12上，从而使各标准化变换器模块12均匀地承担较低的电压实现电压的平均切分，并且采用容错功能的相同移相角控制每个标准化变换器模块12。

在本实施例中，其包括有控制模块11和n个标准化变换器模块12；控制模块11分别与n个串并联组合的标准化变换器模块12相连接，用于采用容错功能的相同移相角控制每个标准化变换器模块12，这种充电机10可用于具有不同要求的输入电压等级和功率的轨道车辆系统，尤其适用于高大功率轨道车辆系统中，并且标准化变换器模块12可以实现批量生产，从而降低了充电机10产品的研发成本，缩短了开发周期。

上述提到的标准化变换器模块12可以是整流器、逆变器以及直流变换器等，在本实施例中，优选标准化变换器模块12为带高频隔离的移相全桥式dcdc变换电路结构，图3为本发明实施例一提供的标准化变换器模块12的电路原理示意图，如图3所示，采用高频隔离及软开关的控制方式，可使标准化变换器模块12电路结构更简单，开关损耗小。

实施例二

图4为本发明实施例二提供的控制模块11的结构示意图，在上述图1所示的实施例一的基础上，如图4所示，该控制模块11包括检测电路110和控制电路111。具体的，检测电路110分别于每个标准化变换器模块12连接，用于检测获取每个标准化变换器模块12的输入电压；控制电路111分别与检测电路110和每个标准化变换器模块12相连接，用于对于每个标准化变换器模块12，比较其输入电压与基准电压，并根据比较结果对标准化变换器模块12的输出电压进行调节，以及采用相同的移相角对标准化变换器模块12的输出功率进行调节；其中，基准电压等于总输入电压除以n。

图5为本发明实施例二提供的控制电路111的原理示意图。如图5所示，控制电路111包括：n个电压误差运放器，n个比较器，n个移相控制器，以及输出电压调节器；具体的，第i个电压误差运放器的第一输入端子接收第i个标准化变换器模块12的输入电压，第i个电压误差运放器的第二输入端子通过理想二极管接收第i个标准化变换器模块12的输入电压；第i个比较器的第一输入端子与第i个电压误差运放器的第一输出端子相连接，第i个比较器的第二输入端子与输出电压调节器相连接；第i个比较器的输出端子与i个移相控制器的输入端子相连接；第i个移相控制器的输出端与第i个标准化变换器模块12相连接；i为整数，且大于等于1，小于等于n。

更进一步的，检测电路110还用于检测每个标准化变换器模块12的输出电压和/或输出电流；控制电路111还用于根据每个标准化变换器模块12的输入电压、输入电流和/或输出电压，分别判断每个标准化变换器模块12是否出现故障；控制电路111还用于若判断出至少一个标准化变换器模块12出现故障，则基于未故障的标准化变换器模块12，对基准电压进行调节处理。

需要说明的是，充电机10在运行时可以选择同步控制也可以选择交错控制，在本实施例中，优选采用交错控制的运行方式，即控制电路111在起始导通时刻，依次以相差1/2n个开关周期开启每个标准化变换器模块12。具体的，充电机10中每个标准化变换器模块12的工作波形与单独的全桥变换器一样，只是各标准化变换器模块12的工作波形依次相差1/2n个开关周期，因此交错控制的多模块充电机10组合系统从原理上来说相当于n个独立的标准化变换器模块12交错运行。这样一来，采用交错控制能减小并联输出电流的纹波幅值，提高纹波频率以达到减小输出滤波器的体积和重量的目的，同时能改善输入电流波形，从而减小输入电容的容量和体积。

实施例三

本实施例还提供了一种轨道车辆系统，轨道车辆系统包括上述提到的充电机10，图6为本发明实施例三提供的充电机10的电路原理示意图，如图6所示，该充电机10包括有控制模块11和n个标准化变换器模块12；控制模块11分别与n个串并联组合的标准化变换器模块12相连接，用于采用容错功能的相同移相角控制每个标准化变换器模块12，这种充电机10可用于具有不同要求的输入电压等级和功率的轨道车辆系统，尤其适用于高大功率轨道车辆系统中，并且标准化变换器模块12可以实现批量生产，从而降低了充电机10产品的研发成本，缩短了开发周期。

实施例四

图7为本发明实施例四提供的充电处理方法的流程图，如图7所示，充电处理方法包括：

步骤201，采用n个标准化变换器模块12接收总的输入电压,n为整数且大于等于2，每个标准化变换器模块12之间采用输入串联，输出并联的方式连接。

步骤202，采用容错功能的相同移相角控制每个标准化变换器模块12对总的输入电压进行处理，以使得每个标准化变换器模块12的输入端均压，且输出端均流。

在本实施例中，其包括有控制模块11和n个标准化变换器模块12；控制模块11分别与n个串并联组合的标准化变换器模块12相连接，用于采用容错功能的相同移相角控制每个标准化变换器模块12，这种充电机10可用于具有不同要求的输入电压等级和功率的轨道车辆系统，尤其适用于高大功率轨道车辆系统中，并且标准化变换器模块12可以实现批量生产，从而降低了充电机10产品的研发成本，缩短了开发周期。

进一步的，步骤202的一种具体实现方式为：

检测获取每个标准化变换器模块12的输入电压；

对于每个标准化变换器模块12，比较其输入电压与基准电压，并根据比较结果对标准化变换器模块12的输出电压进行调节，以及采用相同的移相角对标准化变换器模块12的输出功率进行调节。

其中，基准电压等于总输入电压除以n。

更进一步的，该方法还可以进一步包括：

检测获取每个标准化变换器模块12的输出电压和/或输出电流；

根据每个标准化变换器模块12的输入电压、输入电流和/或输出电压，分别判断每个标准化变换器模块12是否出现故障；

若判断出至少一个标准化变换器模块12出现故障，则基于未故障的标准化变换器模块12，对基准电压进行调节处理。

本领域技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。