CN110277916A - 轨道交通供电***及其双向dc-dc变换器和控制方法 - Google Patents

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CN110277916A CN201810204831.9A CN201810204831A CN110277916A CN 110277916 A CN110277916 A CN 110277916A CN 201810204831 A CN201810204831 A CN 201810204831A CN 110277916 A CN110277916 A CN 110277916A
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Abstract

本发明公开了一种轨道交通供电***及其双向DC‑DC变换器和控制方法，变换器包括：第一电容与第二电容串联后再并联到直流电源的两端且具有第一节点；第一DC‑DC变换模块的第一端和第二端与第一电容并联；第二DC‑DC变换模块的第一端和第二端与第二电容并联，第二DC‑DC变换模块的第三端和第四端与第一DC‑DC变换模块的第三端和第四端相连，辅助DC‑DC吸收网络对第一电容和第二电容中的一个进行充放电，采样模块采样任意一个变换模块的输出电流和输出电压；控制模块根据输出电流和输出电压生成控制信号，并根据控制信号采用同步驱动的方式对变换模块进行控制，以对第一节点的电压进行平衡，从而能够通过并联的方式增大输出功率且平衡第一节点的电压保证前端电容电压的稳定。

Description

轨道交通供电***及其双向DC-DC变换器和控制方法
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种双向DC-DC变换器、一种轨道交通供电***、一种双向DC-DC变换器的控制方法。
背景技术
双向DC-DC变换器一直是电力电子领域重要的组成部分，伴随着车辆领域的发展，DC-DC变换器也已成为列车上重要零部件之一。为满足输出功率的需求，相关技术需要改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种双向DC-DC变换器，通过两组DC-DC变换模块并联增大输出功率，并且能够平衡第一节点的电压保证前端电容电压的稳定。
本发明的另一个目的在于提出一种轨道交通供电***。
本发明的又一个目的在于提出一种双向DC-DC变换器的控制方法。
为达到上述目的，本发明一方面实施例提出的一种双向DC-DC变换器，包括：第一电容和第二电容，所述第一电容与所述第二电容串联后在并联到直流电源的两端，所述第一电容与所述第二电容之间具有第一节点；第一DC-DC变换模块，所述第一DC-DC变换模块的第一端和第二端分别连接到所述第一电容的两端；第二DC-DC变换模块，所述第二DC-DC变换模块的第一端和第二端分别连接到所述第二电容的两端，所述第二DC-DC变换模块的第三端与所述第一DC-DC变换模块的第三端相连，所述第二DC-DC变换模块的第四端与所述第一DC-DC变换模块的第四端相连；辅助DC-DC吸收网络，所述辅助DC-DC吸收网络与所述第一电容和所述第二电容中的一个并联连接，所述辅助DC-DC吸收网络通过对所述第一电容和所述第二电容中的一个进行充放电，以对所述第一节点的电压进行平衡；采样模块，所述采样模块用于采样所述第一DC-DC变换模块和所述第二DC-DC变换模块中任意一个DC-DC变换模块的输出电流和输出电压；控制模块，所述控制模块用于根据所述采样模块采样的输出电流和输出电压生成控制信号，并根据所述控制信号采用同步驱动的方式分别对所述第一DC-DC变换模块和所述第二DC-DC变换模块进行控制，以使所述第一节点的电压保持平衡。
根据本发明实施例提出的双向DC-DC变换器，第一电容与第二电容串联后再并联到直流电源的两端，第一电容与第二电容之间具有第一节点，第一DC-DC变换模块的第一端和第二端分别连接到第一电容的两端，第二DC-DC变换模块的第一端和第二端分别连接到第二电容的两端，第二DC-DC变换模块的第三端与第一DC-DC变换模块的第三端相连，第二DC-DC变换模块的第四端与第一DC-DC变换模块的第四端相连，辅助DC-DC吸收网络与第一电容和第二电容中的一个并联连接，辅助DC-DC吸收网络通过对第一电容和第二电容中的一个进行充放电，以对第一节点的电压进行平衡，采样模块采集第一DC-DC变换模块和第二DC-DC变换模块中任意一个DC-DC变换模块的输出电流和输出电压，控制模块根据采样模块采样的输出电流和输出电压生成控制信号，并根据控制信号采用同步驱动的方式分别对第一DC-DC变换模块和第二DC-DC变换进行控制，以使第一节点的电压保持平衡。由此，本发明实施例的变换器能够通过两组DC-DC变换模块并联增大输出功率，并且能够有效平衡第一节点的电压，避免前端电容电压过大，降低前端电容所需耐压值，进而降低生产成本。
根据本发明的一个实施例，所述辅助DC-DC吸收网络包括辅助DC-DC模块和储能电池，所述辅助DC-DC模块的第一端和第二端连接到所述第一电容和所述第二电容中的一个上，所述辅助DC-DC模块的第三端和第四端连接到所述储能电池的两端。
根据本发明的一个实施例，当所述第一节点的电压大于所述直流电源的输出电压的一半时，与所述辅助DC-DC模块并联的电容通过所述辅助DC-DC模块进行放电，以给所述储能电池充电；当所述第一节点的电压小于所述直流电源的输出电压的一半时，所述储能电池通过所述辅助DC-DC模块放电，以给与所述辅助DC-DC模块并联的电容充电。
根据本发明的一个实施例，所述第一电容与所述第二电容的规格型号相同，所述第一DC-DC变换模块与所述第二DC-DC变换模块的硬件参数相同。
根据本发明的一个实施例，输出至所述第一DC-DC变换模块和所述第二DC-DC变换模块的控制信号的频率和占空比相同。
为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出的一种轨道交通供电***，包括所述的双向DC-DC变换器。
根据本发明实施例提出的轨道交通供电***，通过双向DC-DC变换器，能够通过两组DC-DC变换模块并联增大输出功率，并且能够有效平衡第一节点的电压，避免前端电容电压过大，降低前端电容所需耐压值，进而降低生产成本。
为达到上述目的，本发明又一方面实施例提出的一种双向DC-DC变换器的控制方法，所述双向DC-DC变换器包括第一电容、第二电容、第一DC-DC变换模块、第二DC-DC变换模块和辅助DC-DC吸收网络，所述第一电容与所述第二电容串联后在并联到直流电源的两端，所述第一电容与所述第二电容之间具有第一节点，所述第一DC-DC变换模块的第一端和第二端分别连接到所述第一电容的两端，所述第二DC-DC变换模块的第一端和第二端分别连接到所述第二电容的两端，所述第二DC-DC变换模块的第三端与所述第一DC-DC变换模块的第三端相连，所述第二DC-DC变换模块的第四端与所述第一DC-DC变换模块的第四端相连，所述辅助DC-DC吸收网络与所述第一电容和所述第二电容中的一个并联连接，所述辅助DC-DC吸收网络通过对所述第一电容和所述第二电容中的一个进行充放电，以对所述第一节点的电压进行平衡，所述控制方法包括以下步骤：采样所述第一DC-DC变换模块和所述第二DC-DC变换模块中任意一个DC-DC变换模块的输出电流和输出电压；根据所述采样模块采样的输出电流和输出电压生成控制信号，并根据所述控制信号采用同步驱动的方式分别对所述第一DC-DC变换模块和所述第二DC-DC变换模块进行控制，以使所述第一节点的电压保持平衡。
根据本发明实施例提出的双向DC-DC变换器的控制方法，通过采样第一DC-DC变换模块和第二DC-DC变换模块中任意一个DC-DC变换模块的输出电流和输出电压，根据采样模块采样的输出电流和输出电压生成控制信号，并根据控制信号采用同步驱动的方式分别对第一DC-DC变换模块和第二DC-DC变换模块进行控制，以使第一节点的电压保持平衡。由此，本发明实施例的控制方法，能够通过两组DC-DC变换模块并联增大输出功率，并且能够有效平衡第一节点的电压，避免前端电容电压过大，降低前端电容所需耐压值，进而降低生产成本。
根据本发明的一个实施例，所述辅助DC-DC吸收网络包括辅助DC-DC模块和储能电池，所述辅助DC-DC模块的第一端和第二端并联到所述第一电容和所述第二电容中的一个上，所述辅助DC-DC模块的第三端和第四端连接到所述储能电池的两端，其中，当所述第一节点的电压大于所述直流电源的输出电压的一半时，与所述辅助DC-DC模块并联的电容通过所述辅助DC-DC模块进行放电，以给所述储能电池充电；当所述第一节点的电压小于所述直流电源的输出电压的一半时，所述储能电池通过所述辅助DC-DC模块放电，以给与所述辅助DC-DC模块并联的电容充电。
根据本发明的一个实施例，所述第一电容与所述第二电容的规格型号相同，所述第一DC-DC变换模块与所述第二DC-DC变换模块的硬件参数相同。
根据本发明的一个实施例，输出至所述第一DC-DC变换模块和所述第二DC-DC变换模块的控制信号的频率和占空比相同。
附图说明
图1为根据本发明实施例的双向DC-DC变换器的方框示意图；
图2为根据本发明一个实施例的双向DC-DC变换器的电路原理图；
图3为根据本发明实施例的轨道交通供电***的方框示意图；
图4为根据本发明实施例的双向DC-DC变换器的控制方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图来描述本发明实施例提出的双向DC-DC变换器、轨道交通供电***以及双向DC-DC变换器的控制方法。
图1为根据本发明实施例的双向DC-DC变换器的方框示意图。如图1和2所示，本发明实施例的双向DC-DC变换器包括：第一电容C1、第二电容C2、第一DC-DC变换模块10、第二DC-DC变换模块20、采样模块30、控制模块40和辅助DC-DC吸收网络50。
其中，第一电容C1与第二电容C2串联后再并联到直流电源DC的两端，第一电容C1与第二电容C2之间具有第一节点J1；第一DC-DC变换模块10的第一端11和第二端12分别连接到第一电容C1的两端；第二DC-DC变换模块20的第一端21和第二端22分别连接到第二电容C2的两端，第二DC-DC变换模块20的第三端23与第一DC-DC变换模块10的第三端13相连，第二DC-DC变换模块20的第四端24与第一DC-DC变换模块10的第四端14相连；辅助DC-DC吸收网络50与第一电容C1和第二电容C2中的一个并联连接，辅助DC-DC吸收网络50通过对第一电容C1和第二电容C2中的一个进行充放电，以对第一节点J1的电压进行平衡；采样模块30用于采样第一DC-DC变换模块10和第二DC-DC变换模块20中任意一个DC-DC变换模块的输出电流和输出电压；控制模块40用于根据采样模块30采样的输出电流和输出电压生成控制信号，并根据控制信号采用同步驱动的方式分别对第一DC-DC变换模块10和第二DC-DC变换模块20进行控制，以使第一节点J1的电压保持平衡。
其中，采样模块30可与第一DC-DC变换模块10的输出端相连，以对第一DC-DC变换10的输出电流和输出电压进行采样。
其中，在本发明实施例中双向DC-DC变换器为1500V双向DC-DC变换器，第一DC-DC变换模块10和第二DC-DC变换模块20均为双向H桥直流斩波电路。
根据本发明的一个实施例，第一电容C1与第二电容C2的规格型号相同，第一DC-DC变换模块10与第二DC-DC变换模块20的硬件参数相同。
需要说明的是，第一电容C1和第二电容C2为分压电容，即第一电容C1和第二电容C2均分直流电源DC的电压，以向第一DC-DC变换模块10和第二DC-DC变换模块20提供相同的电压，即第一节点处电压平衡，但是当第一DC-DC变换模块10和第二DC-DC变换模块20输出功率不一致时两分压电容的电压会产生偏差，即中点电压不平衡，因此，可对第一DC-DC变换模块10和第二DC-DC变换模块20进行同步驱动以使第一节点J1的电压保持平衡。
应当理解的是，同步驱动即为同时控制，也就是说，根据控制信号采用同步驱动的方式分别对第一DC-DC变换模块和第二DC-DC变换模块进行控制，即为，根据控制信号同时对第一DC-DC变换模块和第二DC-DC变换模块进行控制，具体地，根据控制信号在正向导通时可同时驱动第一DC-DC变换模块中的第一开关管Q1和第四开关管Q4，以及第二DC-DC变换模块中的第九开关管Q9和第十二开关管Q12同时开通或关断，在反向导通时可同时驱动第一DC-DC变换模块中的第三开关管Q3和第二开关管Q2，以及第二DC-DC变换模块中的第十开关管Q10和第十一开关管Q11同时开通或关断。
也就是说，采样模块30可采样第一DC-DC变换模块10和第二DC-DC变换模块20中任意一个DC-DC变换模块的输出电流和输出电压，控制模块40接收采样模块30采样的输出电流和输出电压，并根据输出电流和输出电压生成控制信号，控制模块40根据控制信号采用同步驱动的方式分别对第一DC-DC变换模块10和第二DC-DC变换模块20进行控制，即控制模块40根据控制信号同时对第一DC-DC变换模块10和第二DC-DC变换模块20进行控制，且使第一DC-DC变换模块10和第二DC-DC变换模块20的输出功率一致，具体地，输出至第一DC-DC变换模块10和第二DC-DC变换模块20的控制信号的频率和占空比相同，从而使第一节点J1的电压平衡。
还需要说明的是，由于电学元器件受实际的制程和物料的影响，会导致元器件参数有偏差，进而导致第一节点J1的电压不平衡。基于此，为了解决由于元器件参数导致的电压不平衡，增加一个辅助DC-DC吸收网络，以使第一节点J1的电压保持平衡。
其中，辅助DC-DC吸收网络50可与第一电容C1和第二电容C2中的一个并联，如图1所示，辅助DC-DC吸收网络50与第二电容C2并联，辅助DC-DC吸收网络50通过对第一电容C1和第二电容C2中的一个进行充放电，以对第一节点J1的电压进行平衡。
具体地，如图2所示，辅助DC-DC吸收网络50包括辅助DC-DC模块51和储能电池52，辅助DC-DC模块51的第一端和第二端并联到第一电容C1和第二电容C2中的一个上，辅助DC-DC模块51的第三端和第四端连接到储能电池52的两端。
根据本发明的一个实施例，当第一节点J1的电压大于直流电源DC的输出电压的一半时，与辅助DC-DC模块51并联的电容通过辅助DC-DC模块51进行放电，以给储能电池52充电；当第一节点J1的电压小于直流电源DC的输出电压的一半时，储能电池52通过辅助DC-DC模块51放电，以给与辅助DC-DC模块51并联的电容充电。其中，储能电池52可为轨道电池。
也就是说，以辅助DC-DC吸收网络50与第二电容C2并联为例，当第一节点J1的电压大于直流电源DC的输出电压的一半时，第二电容C2可通过辅助DC-DC模块51进行放电，以给储能电池52充电；反之，当第一节点J1的电压小于直流电源DC的输出电压的一半时，储能电池52可通过辅助DC-DC模块51放电，以给第二电容C2充电，从而通过辅助DC-DC吸收网络能够使第一节点J1电压平衡。
由此，本发明实施例通过两组DC-DC变换模块并联的方式增大输出功率，然后根据第一DC-DC变换模块或第二DC-DC变换模块的输出电流和输出电压对第一DC-DC变换模块和第二DC-DC变换模块进行同步驱动，同时通过辅助DC-DC吸收网络进行充放电，能够使第一节点的电压平衡，即保证第一电容和第二电容的电压保持在直流电源电压的二分之一，从而使第一电容和第二电容的耐压值为直流电源电压的一半，以使第一电容和第二电容可按照直流电源的一半进行选型，有效降低生产成本。
综上所述，根据本发明实施例提出的双向DC-DC变换器，第一电容与第二电容串联后并联到直流电源的两端，第一电容与第二电容之间具有第一节点，第一DC-DC变换模块的第一段和第二端分别连接到第一电容的两端，第二DC-DC变换模块的第一段和第二端分别连接到第二电容的两端，第二DC-DC变换模块的第三端与第一DC-DC变换模块的第三端相连，第二DC-DC变换模块的第四端与第一DC-DC变换模块的第四端相连，辅助DC-DC吸收网络与第一电容和第二电容中的一个并联连接，辅助DC-DC吸收网络通过对第一电容和第二电容中的一个进行充放电，以对第一节点的电压进行平衡，采样模块采集第一DC-DC变换模块和第二DC-DC变换模块中任意一个DC-DC变换模块的输出电流和输出电压，控制模块根据采样模块采样的输出电流和输出电压生成控制信号，并根据控制信号采用同步驱动的方式分别对第一DC-DC变换模块和第二DC-DC变换进行控制，以使第一节点的电压保持平衡。由此，本发明实施例的变换器能够通过两组DC-DC变换模块并联增大输出功率，并且能够有效平衡第一节点的电压，避免前端电容电压过大，降低前端电容所需耐压值，进而降低生产成本。
图3为根据本发明实施例的轨道交通供电***。如图3所示，本发明实施例的轨道交通供电***200包括双向DC-DC变换器200。
根据本发明实施例提出的轨道交通供电***，通过双向DC-DC变换器，能够有效平衡第一节点的电压，避免前端电容电压过大，降低前端电容所需耐压值，进而降低生产成本。
图4为根据本发明实施例的双向DC-DC变换器的控制方法。其中，双向DC-DC变换器包括第一电容、第二电容、第一DC-DC变换模块、第二DC-DC变换模块和辅助DC-DC吸收网络，第一电容与第二电容串联后在并联到直流电源的两端，第一电容与第二电容之间具有第一节点，第一DC-DC变换模块的第一端和第二端并联到第一电容的两端，第二DC-DC变换模块的第一端和第二端并联到第二电容的两端，第二DC-DC变换模块的第三端与第一DC-DC变换模块的第三端相连，第二DC-DC变换模块的第四端与第一DC-DC变换模块的第四端相连，辅助DC-DC吸收网络与第一电容和第二电容中的一个并联连接，辅助DC-DC吸收网络通过对第一电容和第二电容中的一个进行充放电，以对第一节点的电压进行平衡。其中，在本发明实施例中双向DC-DC变换器为1500V双向DC-DC变换器。其中，第一DC-DC变换模块和第二DC-DC变换模块均为双向H桥直流斩波电路。
如图4所示，本发明实施例的双向DC-DC变换器的控制方法包括以下步骤：
S1：采样第一DC-DC变换模块和第二DC-DC变换模块中任意一个DC-DC变换模块的输出电流和输出电压。
具体地，可通过采样模块采样第一DC-DC变换模块和第二DC-DC变换模块中任意一个DC-DC变换模块的输出电流和输出电压。例如，采样模块可与第一DC-DC变换模块的输出端相连，以对第一DC-DC变换的输出电流和输出电压进行采样。
S2：根据采样模块采样的输出电流和输出电压生成控制信号，并根据控制信号采用同步驱动的方式分别对第一DC-DC变换模块和第二DC-DC变换模块进行控制，以使第一节点的电压保持平衡。
应当理解的是，同步驱动即为同时控制，也就是说，根据控制信号采用同步驱动的方式分别对第一DC-DC变换模块和第二DC-DC变换模块进行控制，即为，根据控制信号同时对第一DC-DC变换模块和第二DC-DC变换模块进行控制，具体地，根据控制信号在正向导通时可同时驱动第一DC-DC变换模块中的第一开关管Q1和第四开关管Q4，以及第二DC-DC变换模块中的第九开关管Q9和第十二开关管Q12同时开通或关断，在反向导通时可同时驱动第一DC-DC变换模块中的第三开关管Q3和第二开关管Q2，以及第二DC-DC变换模块中的第十开关管Q10和第十一开关管Q11同时开通或关断。
根据本发明的一个实施例，第一电容与第二电容的规格型号相同，第一DC-DC变换模块与第二DC-DC变换模块的硬件参数相同。
需要说明的是，第一电容和第二电容为分压电容，即第一电容和第二电容均分直流电源的电压，以向第一DC-DC变换模块和第二DC-DC变换模块提供相同的电压，即第一节点处电压平衡，但是当第一DC-DC变换模块和第二DC-DC变换模块输出功率不一致时两分压电容的电压会产生偏差，即中点电压不平衡，因此，可对第一DC-DC变换模块和第二DC-DC变换模块进行同步驱动以使第一节点的电压保持平衡。
也就是说，可通过采样模块采样第一DC-DC变换模块和第二DC-DC变换模块中任意一个DC-DC变换模块的输出电流和输出电压，根据采样模块采样的输出电流和输出电压生成控制信号，并根据控制信号采用同步驱动的方式分别对第一DC-DC变换模块和第二DC-DC变换模块进行控制，即根据控制信号对第一DC-DC变换模块和第二DC-DC变换模块进行控制，且使第一DC-DC变换模块和第二DC-DC变换模块的输出功率一致，具体地，输出至第一DC-DC变换模块和第二DC-DC变换模块的控制信号的频率和占空比相同，从而使第一节点的电压平衡。
还需要说明的是，由于电学元器件受实际的制程和物料的影响，会导致元器件参数有偏差，进而导致第一节点的电压不平衡。基于此，为了解决由于元器件参数导致的电压不平衡，可增加一个辅助DC-DC吸收网络，以使第一节点的电压保持平衡。
根据本发明的一个实施例，辅助DC-DC吸收网络包括辅助DC-DC模块和储能电池，辅助DC-DC模块的第一端和第二端并联到第一电容和第二电容中的一个上，辅助DC-DC模块的第三端和第四端连接到储能电池的两端，其中，当第一节点的电压大于直流电源的输出电压的一半时，与辅助DC-DC模块并联的电容通过辅助DC-DC模块进行放电，以给储能电池充电；当第一节点的电压小于直流电源的输出电压的一半时，储能电池通过辅助DC-DC模块放电，以给与辅助DC-DC模块并联的电容充电。
也就是说，以辅助DC-DC吸收网络与第二电容C2并联为例，当第一节点的电压大于直流电源的输出电压的一半时，第二电容可通过辅助DC-DC模块进行放电，以给储能电池充电；反之，当第一节点的电压小于直流电源DC的输出电压的一半时，储能电池可通过辅助DC-DC模块放电，以给第二电容充电，从而通过辅助DC-DC吸收网络能够使第一节点电压平衡。
由此，本发明实施例通过两组DC-DC变换模块并联的方式增大输出功率，根据第一DC-DC变换模块或第二DC-DC变换模块的输出电流和输出电压对第一DC-DC变换模块和第二DC-DC变换模块进行同步驱动，同时通过辅助DC-DC吸收网络进行充放电，能够使第一节点的电压平衡，即保证第一电容和第二电容的电压保持在直流电源电压的二分之一，从而使第一电容和第二电容的耐压值为直流电源电压的一半，以使第一电容和第二电容可按照直流电源的一半进行选型，有效降低生产成本。
综上所述，根据本发明实施例提出的双向DC-DC变换器的控制方法，通过采样第一DC-DC变换模块和第二DC-DC变换模块中任意一个DC-DC变换模块的输出电流和输出电压，根据采样模块采样的输出电流和输出电压生成控制信号，并根据控制信号采用同步驱动的方式分别对第一DC-DC变换模块和第二DC-DC变换模块进行控制，以使第一节点的电压保持平衡。由此，本发明实施例的控制方法，能够通过两组DC-DC变换模块并联增大输出功率，并且能够有效平衡第一节点的电压，避免前端电容电压过大，降低前端电容所需耐压值，进而降低生产成本。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种双向DC-DC变换器，其特征在于，包括：
第一电容和第二电容，所述第一电容与所述第二电容串联后再并联到直流电源的两端，所述第一电容与所述第二电容之间具有第一节点；
第一DC-DC变换模块，所述第一DC-DC变换模块的第一端和第二端分别连接到所述第一电容的两端；
第二DC-DC变换模块，所述第二DC-DC变换模块的第一端和第二端分别连接到所述第二电容的两端，所述第二DC-DC变换模块的第三端与所述第一DC-DC变换模块的第三端相连，所述第二DC-DC变换模块的第四端与所述第一DC-DC变换模块的第四端相连；
辅助DC-DC吸收网络，所述辅助DC-DC吸收网络与所述第一电容和所述第二电容中的一个并联连接，所述辅助DC-DC吸收网络通过对所述第一电容和所述第二电容中的一个进行充放电，以对所述第一节点的电压进行平衡；
采样模块，所述采样模块用于采样所述第一DC-DC变换模块和所述第二DC-DC变换模块中任意一个DC-DC变换模块的输出电流和输出电压；
控制模块，所述控制模块用于根据所述采样模块采样的输出电流和输出电压生成控制信号，并根据所述控制信号采用同步驱动的方式分别对所述第一DC-DC变换模块和所述第二DC-DC变换模块进行控制，以使所述第一节点的电压保持平衡。
2.如权利要求1所述的双向DC-DC变换器，其特征在于，所述辅助DC-DC吸收网络包括辅助DC-DC模块和储能电池，所述辅助DC-DC模块的第一端和第二端并联到所述第一电容和所述第二电容中的一个上，所述辅助DC-DC模块的第三端和第四端连接到所述储能电池的两端。
3.如权利要求2所述的双向DC-DC变换器，其特征在于，其中，
当所述第一节点的电压大于所述直流电源的输出电压的一半时，与所述辅助DC-DC模块并联的电容通过所述辅助DC-DC模块进行放电，以给所述储能电池充电；
当所述第一节点的电压小于所述直流电源的输出电压的一半时，所述储能电池通过所述辅助DC-DC模块放电，以给与所述辅助DC-DC模块并联的电容充电。
4.如权利要求1-3中任一项所述的双向DC-DC变换器，其特征在于，所述第一电容与所述第二电容的规格型号相同，所述第一DC-DC变换模块与所述第二DC-DC变换模块的硬件参数相同。
5.如权利要求1所述的双向DC-DC变换器，其特征在于，输出至所述第一DC-DC变换模块和所述第二DC-DC变换模块的控制信号的频率和占空比相同。
6.一种轨道交通供电***，其特征在于，包括如权利要求1-5中任一项所述的双向DC-DC变换器。
7.一种双向DC-DC变换器的控制方法，其特征在于，所述双向DC-DC变换器包括第一电容、第二电容、第一DC-DC变换模块、第二DC-DC变换模块和辅助DC-DC吸收网络，所述第一电容与所述第二电容串联后在并联到直流电源的两端，所述第一电容与所述第二电容之间具有第一节点，所述第一DC-DC变换模块的第一端和第二端分别连接到所述第一电容的两端，所述第二DC-DC变换模块的第一端和第二端分别连接到所述第二电容的两端，所述第二DC-DC变换模块的第三端与所述第一DC-DC变换模块的第三端相连，所述第二DC-DC变换模块的第四端与所述第一DC-DC变换模块的第四端相连，所述辅助DC-DC吸收网络与所述第一电容和所述第二电容中的一个并联连接，所述辅助DC-DC吸收网络通过对所述第一电容和所述第二电容中的一个进行充放电，以对所述第一节点的电压进行平衡，所述控制方法包括以下步骤：
采样所述第一DC-DC变换模块和所述第二DC-DC变换模块中任意一个DC-DC变换模块的输出电流和输出电压；
根据所述采样模块采样的输出电流和输出电压生成控制信号，并根据所述控制信号采用同步驱动的方式分别对所述第一DC-DC变换模块和所述第二DC-DC变换模块进行控制，以使所述第一节点的电压保持平衡。
8.如权利要求7所述的双向DC-DC变换器的控制方法，其特征在于，所述辅助DC-DC吸收网络包括辅助DC-DC模块和储能电池，所述辅助DC-DC模块的第一端和第二端并联到所述第一电容和所述第二电容中的一个上，所述辅助DC-DC模块的第三端和第四端连接到所述储能电池的两端，其中，
当所述第一节点的电压大于所述直流电源的输出电压的一半时，与所述辅助DC-DC模块并联的电容通过所述辅助DC-DC模块进行放电，以给所述储能电池充电；
当所述第一节点的电压小于所述直流电源的输出电压的一半时，所述储能电池通过所述辅助DC-DC模块放电，以给与所述辅助DC-DC模块并联的电容充电。
9.如权利要求7或8所述的双向DC-DC变换器的控制方法，其特征在于，所述第一电容与所述第二电容的规格型号相同，所述第一DC-DC变换模块与所述第二DC-DC变换模块的硬件参数相同。
10.如权利要求7或8所述的双向DC-DC变换器的控制方法，其特征在于，输出至所述第一DC-DC变换模块和所述第二DC-DC变换模块的控制信号的频率和占空比相同。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101345473A (zh) * 2008-05-04 2009-01-14 南京航空航天大学 基于全桥拓扑结构输入串联输出并联自动均压直流变压器
CN103516221A (zh) * 2013-10-10 2014-01-15 清华大学 一种具有高频交流隔离环节的双向直流固态变压器
CN103684018A (zh) * 2013-12-16 2014-03-26 苏州相城常理工技术转移中心有限公司 新颖的多电平逆变器电容电压平衡电路及控制方法
CN107069914A (zh) * 2017-05-23 2017-08-18 中车青岛四方车辆研究所有限公司 轨道车辆充电装置及充电控制方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101345473A (zh) * 2008-05-04 2009-01-14 南京航空航天大学 基于全桥拓扑结构输入串联输出并联自动均压直流变压器
CN103516221A (zh) * 2013-10-10 2014-01-15 清华大学 一种具有高频交流隔离环节的双向直流固态变压器
CN103684018A (zh) * 2013-12-16 2014-03-26 苏州相城常理工技术转移中心有限公司 新颖的多电平逆变器电容电压平衡电路及控制方法
CN107069914A (zh) * 2017-05-23 2017-08-18 中车青岛四方车辆研究所有限公司 轨道车辆充电装置及充电控制方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
韩冰等: "基于输入串联输出并联的列车充电机研究", 《电力电子技术》 *

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