高频直流变换器、控制方法及辅助供电系统与流程

1.本发明涉及轨道交通技术领域，尤指一种高频直流变换器、控制方法及辅助供电系统。


背景技术：

2.现有动车组辅助变流器普遍采用工频变换方案，受工频变压器的影响，整个装置的体积重量较大且变换效率较低。为了进一步提升辅助变流装置的效率和功率密度，采用高频化隔离dc/dc变换器是比较有效的解决方案。
3.目前，基于高频隔离dc/dc变换器的辅助变流器方案在直流供电制式为dc750v和1500v的城轨车辆上得到了一定的应用。但是，在直流供电制式为3600v的高速动车组中鲜有使用，从电路拓扑角度看其主要限制因素如下：(1)高压输入条件下，变流器所需的串联模块数和高频变压器数量增加，提升系统复杂性且降低可靠性；(2)如果通过提升器件电压等级来降低串联模块数和变压器数量，器件的开关损耗势必增加，开关频率难以得到有效提升，进而制约功率密度和效率的提升。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的问题，本发明实施例的主要目的在于提供一种高频直流变换器、控制方法及辅助供电系统，降低开关损耗，提升开关频率。
5.为了实现上述目的，本发明实施例提供一种高频直流变换器，直流变换器包括：三电平升压变换电路及三电平谐振变换电路；
6.三电平升压变换电路包括输入滤波电感以及两个结构相同的升压变换电路；输入滤波电感的一端与外部输入直流母线连接，另一端与第一升压变换电路连接；第一升压变换电路与第二升压变换电路连接；
7.三电平谐振变换电路包括多个开关管电路、多个谐振电路、多个高频变压器、多个整流桥及第五母线支撑电容；开关管电路中的第一开关管电路与第一升压变换电路、谐振电路中的第一谐振电路、高频变压器中的第一高频变压器连接；开关管电路中的第二开关管电路与第二升压变换电路、谐振电路中的第二谐振电路、高频变压器中的第二高频变压器连接；
8.其中，第一高频变压器还与整流桥中的第一整流桥的中点连接；第二高频变压器还与整流桥中的第二整流桥的中点连接；第五母线支撑电容的一端与第一整流桥的阴极、第二整流桥的阳极连接，另一端与第一整流桥的阳极、第二整流桥的阴极连接。
9.可选的，在本发明一实施例中，第一升压变换电路包括第一开关管、第二开关管、第一二级管、第二二极管、第一母线支撑电容及第二母线支撑电容；第二升压变换电路包括第三开关管、第四开关管、第三二级管、第四二极管、第三母线支撑电容及第四母线支撑电容。
10.可选的，在本发明一实施例中，输入滤波电感的另一端与所述第一开关管的集电
极、第一二极管的阳极连接；第一开关管的发射极与第二开关管的集电极、第一母线支撑电容、第二母线支撑电容连接；
11.第二开关管的发射极与第三开关管的集电极、第二二极管的阴极、第三二极管的阳极连接；第三开关管的发射极与所述第四开关管的集电极、第三母线支撑电容、第四母线支撑电容连接；第四开关管的发射极与第四二极管的阴极连接。
12.可选的，在本发明一实施例中，第一二极管的阴极与第一母线支撑电容连接；第二二极管的阳极与第二母线支撑电容连接；第三二极管的阴极与第三母线支撑电容连接；第四二极管的阳极与所述第四母线支撑电容连接。
13.可选的，在本发明一实施例中，第一开关管电路与第一母线支撑电容、第二母线支撑电容连接；第二开关管电路与第三母线支撑电容、第四母线支撑电容连接。
14.可选的，在本发明一实施例中，开关管电路包括四个发射极与集电极依次连接的开关管；其中，第一开关管电路中的第五开关管的集电极与第一母线支撑电容连接，第一开关管电路中的第八开关管的发射极与第二母线支撑电容连接。
15.可选的，在本发明一实施例中，谐振电路包括串联连接的谐振电感与谐振电容。
16.本发明实施例还提供一种辅助供电系统，系统包括：控制器、三相逆变器及如上所述的直流变换器；
17.直流变换器与外部的四象限整流器、牵引变流器之间的高压直流母线连接，并将从高压直流母线取得的高压直流电变换为中压直流电，以构成中压直流母线向直流负载供电；
18.三相逆变器将从中压直流母线取得的中压直流电变换为三相交流电，以构成交流母线向交流负载供电；
19.控制器与直流变换器、三相逆变器连接，用于向直流变换器及三相逆变器发送控制脉冲。
20.本发明实施例还提供一种高频直流变换器的控制方法，控制方法包括：
21.获取直流变换器中升压变换电路的母线支撑电容的电压值，对预设的电压参考值与电压值进行作差，得到电压差值，并根据电压差值，确定输入电流平均参考值；
22.获取直流变换器中输入滤波电感的电流值，并对电流值进行滤波处理，得到控制电流；
23.对输入电流平均参考值及控制电流进行作差，得到电流差值，并根据电流差值，得到直流变换器中升压变换电路的开关管脉冲占空比控制指令。
24.本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行所述程序时实现上述方法。
25.本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有由计算机执行上述方法的计算机程序。
26.本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，计算机程序/指令被处理器执行时实现上述方法的步骤。
27.本发明利用三电平结构降低了开关管的电压应力，同时降低开关损耗，提升了开关频率，并且提升了无源器件的等效开关频率，有助于减小其体积重量，同时提高变流器的故障导向安全能力，防止故障蔓延。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1为本发明实施例一种高频直流变换器的结构示意图；
30.图2为本发明实施例中耦合电感示意图；
31.图3为本发明实施例一种辅助供电系统的结构示意图；
32.图4为本发明实施例一种高频直流变换器的控制方法的流程图；
33.图5为本发明实施例中闭环控制框图；
34.图6为本发明实施例中含均压控制的闭环控制框图；
35.图7为本发明一实施例所提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
36.本发明实施例提供一种高频直流变换器、控制方法及辅助供电系统。
37.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作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。
38.如图1所示为本发明实施例一种高频直流变换器的结构示意图，本发明利用三电平结构降低了开关管的电压应力，同时降低开关损耗，提升了开关频率，并且提升了无源器件的等效开关频率，有助于减小其体积重量，同时提高变流器的故障导向安全能力，防止故障蔓延。图中所示直流变换器包括：三电平升压变换电路及三电平谐振变换电路。具体的，直流变换器即dc/dc变换器。
39.三电平升压变换电路包括输入滤波电感lf以及两个结构相同的升压变换电路，如图1中左侧上下两个虚线框所示；输入滤波电感lf的一端与外部输入直流母线p连接，另一端与第一升压变换电路连接；第一升压变换电路与第二升压变换电路连接。
40.三电平谐振变换电路包括多个开关管电路，图1中右侧上下两个虚线框所示，以及多个谐振电路、多个高频变压器、多个整流桥及第五母线支撑电容c
105
；开关管电路中的第一开关管电路与第一升压变换电路、谐振电路中的第一谐振电路、高频变压器中的第一高频变压器t1连接；开关管电路中的第二开关管电路与第二升压变换电路、谐振电路中的第二谐振电路、高频变压器中的第二高频变压器连接t2。
41.其中，第一高频变压器t1还与整流桥中的第一整流桥的中点m
13
、m
14
连接；第二高频变压器t2还与整流桥中的第二整流桥的中点m
23
、m
24
连接；第五母线支撑电容c
105
的一端与第一整流桥的阴极、第二整流桥的阳极连接，另一端与第一整流桥的阳极、第二整流桥的阴极连接。
42.作为本发明的一个实施例，第一升压变换电路包括第一开关管s
101
、第二开关管s
102
、第一二级管d
101
、第二二极管d
102
、第一母线支撑电容c
101
及第二母线支撑电容c
102
；第二升压变换电路包括第三开关管s
103
、第四开关管s
104
、第三二级管d
103
、第四二极管d
104
、第三
母线支撑电容c
103
及第四母线支撑电容c
104
。
43.在本实施例中，输入滤波电感lf的另一端与第一开关管s
101
的集电极、第一二极管d
101
的阳极连接；第一开关管s
101
的发射极与第二开关管s
102
的集电极、第一母线支撑电容c
101
、第二母线支撑c
102
电容连接。
44.第二开关管s
102
的发射极与第三开关管s
103
的集电极、第二二极管d
102
的阴极、第三二极管d
103
的阳极连接；第三开关管s
103
的发射极与第四开关管s
104
的集电极、第三母线支撑电容c
103
、第四母线支撑电容c
104
连接；第四开关管s
104
的发射极与第四二极管d
104
的阴极连接。
45.在本实施例中，第一二极管d
101
的阴极与第一母线支撑电容c
101
连接；第二二极管的阳极d
102
与第二母线支撑电容c
102
连接；第三二极管d
103
的阴极与第三母线支撑电容c
103
连接；第四二极管d
104
的阳极与第四母线支撑电容c
104
连接。
46.在本实施例中，第一开关管电路与第一母线支撑电容c
101
、第二母线支撑电容c
102
连接；第二开关管电路与第三母线支撑电容c
103
、第四母线支撑电容c
104
连接。
47.在本实施例中，开关管电路包括四个发射极与集电极依次连接的开关管，即s
105-s
108
以及s
109-s
112
；其中，第一开关管电路中的第五开关管s
105
的集电极与第一母线支撑电容c
101
连接，第一开关管电路中的第八开关管s
108
的发射极与第二母线支撑电容c
102
连接。
48.其中，第二开关管电路中的第九开关管s
109
的集电极与第三母线支撑电容c
103
连接，第二开关管电路中的第十二开关管s
112
的发射极与第四母线支撑电容c
104
连接。
49.作为本发明的一个实施例，谐振电路包括串联连接的谐振电感与谐振电容。
50.其中，如图1所示，第一谐振电路包括串联连接的第一谐振电感l
r1
与谐振电容c
r1
，第一谐振电路包括串联连接的第一谐振电感l
r2
与谐振电容c
r2
。
51.在本发明一具体实施例中，结合图1中的连接端口，去除仅用以区别的“第一”、“第二”等词汇，对本发明的高频直流变换器进行进一步说明。其中，本发明中适用于动车组辅助供电系统的高频dc/dc变换器，其输入侧与dc3600v牵引直流母线相连，经直流隔离变换后得到稳定的中压直流母线。车上的部分直流负载可以直接从该母线上取电，三相逆变器从中压直流母线取电并变换为三相380v交流电后为交流负载供电。
52.在本实施例中，如图1所示为一种适用于动车组辅助供电系统的高频dc/dc变换器拓扑，包括三电平升压变换环节和三电平谐振变换环节。
53.其中，三电平升压变换环节，即三电平升压变换电路包括输入滤波电感lf、开关管s
101-s
104
、二极管d
101-d
104
以及母线支撑电容c
101-c
104
。输入滤波电感lf一端与输入直流母线p相连，另一端与端口p
11
相连。开关管s
101
的集电极与p
11
相连，发射极与o
11
相连；开关管s
102
的集电极与o
11
相连，发射极与n
11
相连。
54.进一步的，开关管s
103
的集电极与p
21
相连，发射极与o
21
相连；开关管s
104
的集电极与o
21
相连，发射极与n
21
相连，对应输入直流母线的n端口。端口n
11
与端口p
21
相连。二极管d
101
阳极与p
11
相连，阴极与p
12
相连；二极管d
102
阳极与n
12
相连，阴极与n
11
相连；二极管d
103
阳极与p
21
相连，阴极与p
22
相连；二极管d
104
阳极与n
22
相连，阴极与n
21
相连。母线支撑电容c
101
的两端分别连接p
12
和o
11
；c
102
的两端分别连接o
11
和n
12
；c
103
的两端分别连接p
22
和o
21
；c
104
的两端分别连接o
21
和n
22
。
55.具体的，第一升压变换电路由开关管s
101-s
102
、二极管d
101-d
102
以及母线支撑电容c101-c
102
构成；第二升压变换电路由开关管s
103-s
104
、二极管d
103-d
104
以及母线支撑电容c
103-c
104
构成。
56.三电平谐振变换环节，即三电平谐振变换电路包括开关管s
105-s
112
，谐振电感l
r1
、l
r2
，谐振电容c
r1
、c
r2
，高频变压器t1、t2，二极管d
105-d
112
以及母线支撑电容c
105
。开关管s
105
的集电极与p
12
相连，发射极与m
11
相连；开关管s
106
的集电极与m
11
相连，发射极与o
11
相连；开关管s
107
的集电极与o
11
相连，发射极与m
12
相连。
57.具体的，s
105-s
108
构成了第一开关管电路，谐振电感l
r1
及谐振电容c
r1
构成了第一谐振电路，s
109-s
112
构成了第二开关管电路，谐振电感l
r2
及谐振电容c
r2
构成了第二谐振电路。
58.进一步的，开关管s
108
的集电极与m
12
相连，发射极与n
12
相连。谐振电感l
r1
与谐振电容c
r1
串联，其一端与m
11
相连，另一端与变压器t1的端口11相连；高频变压器t1的端口12与m
12
相连；高频变压器t1的端口13、14分别与d
105-d
108
构成的整流桥的中点m
13
、m
14
相连。整流桥的阴级与p
13
相连，阳极与n
13
相连。
59.此外，如图1所示，第二开关管电路中开关管s
109-s
112
、第二谐振电路及高频变压器t2的连接关系与上述第一开关管电路中开关管s
105-s
108
、第一谐振电路及高频变压器t1的连接关系一致，在此不再赘述。
60.进一步的，谐振电感l
r2
与谐振电容c
r2
串联，其一端与m
21
相连，另一端与高频变压器t2的端口21相连；高频变压器t2的端口22与m
22
相连；变压器t2的端口23、24分别与d
109-d
112
构成的整流桥的中点m
23
、m
24
相连。整流桥的阴级与p
13
相连，阳极与n
13
相连。
61.进一步的，可以将二极管d
101-d
112
全部替换为全控型器件，以实现变换器的功率双向流动。
62.进一步的，为了进一步提升电路的结构对称性，输入滤波电感lf可以采用如图2所示的耦合电感形式，使电感均匀分布于变换器的正负母线，以提升系统的电磁兼容能力。
63.进一步的，开关管s
101-s
104
采用相同的开关频率，且其驱动脉冲的相位差可以有如下关系：
64.1)开关管s
101-s
104
的驱动脉冲保持同相位，此时滤波电感的等效纹波频率等于开关频率。
65.2)开关管s
101
、s
102
的驱动脉冲同相位，并与s
103
、s
104
的驱动脉冲互差180度相位，此时滤波电感的等效纹波频率是开关频率的2倍；3、开关管s
101
与s
102
的驱动脉冲互差180度相位，s
103
、s
104
的驱动脉冲互差180度相位，s
101
与s
103
的驱动脉冲互差90度相位，此时滤波电感的等效纹波频率是开关频率的4倍。
66.进一步的，开关管s
105-s
112
具有相同的开关频率，且驱动脉冲为50％占空比的固定脉冲(忽略死区时间)，其驱动脉冲的相位差可以有如下关系：
67.1)开关管s
105
、s
108
、s
109
、s
112
的驱动脉冲保持同相位，并与s
106
、s
107
、s
110
、s
111
的驱动脉冲，此时输出电流的等效纹波为开关频率的2倍。
68.2)开关管s
105
、s
108
与s
109
、s
112
的驱动脉冲互差180度相位，开关管s
106
、s
107
与s
110
、s
111
的驱动脉冲互差180度相位，开关管s
105
、s
108
、s
109
、s
112
的驱动脉冲分别与s
106
、s
107
、s
110
、s
111
的驱动脉冲互差90度相位，此时输出电流的等效纹波频率等于开关频率的4倍。
69.本发明提出dc/dc变换器的三电平结构能够将开关管的电压应力降低为原来的一
半，从而选用电压等级更低的开关器件以降低开关损耗，提升开关频率。本发明提出dc/dc变换器通过采用交错控制方式，可以进一步提升无源器件的等效开关频率，有助于减小其体积重量。本发明提出dc/dc变换器在结构上呈高对称性，有利于提升系统的电磁兼容能力。本发明提出dc/dc变换器有助于提高变流器的故障导向安全能力，防止故障蔓延。
70.如图3所示为本发明实施例一种辅助供电系统的结构示意图，图中所示系统包括：控制器、三相逆变器及如上述实施例中所述的直流变换器。
71.直流变换器与外部的四象限整流器、牵引变流器之间的高压直流母线连接，并将从高压直流母线取得的高压直流电变换为中压直流电，以构成中压直流母线向直流负载供电。
72.三相逆变器将从中压直流母线取得的中压直流电变换为三相交流电，以构成交流母线向交流负载供电。
73.控制器与直流变换器、三相逆变器连接，用于向直流变换器及三相逆变器发送控制脉冲。
74.在本实施例中，图3为基于高频dc/dc变换器的辅助供电系统示意图。该系统包括高频dc/dc变换器、三相逆变器、交流负载、直流负载以及控制器。
75.其中，高频dc/dc变换器从牵引系统的高压直流母线处取电(动车组高压直流母线电压等级通常为3600v)，经隔离变换后得到稳定的中压直流电并构成中压直流母线，并为车上的部分直流负载供电，三相逆变器将中压直流电变换为三相380v交流电，为车上的交流负载供电。控制器通过调节高频dc/dc变换器以及三相逆变器的控制脉冲，实现对中压直流母线以及交流母线的控制。
76.本发明利用三电平结构降低了开关管的电压应力，同时降低开关损耗，提升了开关频率，并且提升了无源器件的等效开关频率，有助于减小其体积重量，同时提高变流器的故障导向安全能力，防止故障蔓延。
77.如图4所示为本发明实施例一种高频直流变换器的控制方法的流程图，本发明实施例提供的高频直流变换器的控制方法的执行主体包括但不限于上述实施例中辅助供电系统的控制器。图中所示方法包括：
78.步骤s1，获取直流变换器中升压变换电路的母线支撑电容的电压值，对预设的电压参考值与电压值进行作差，得到电压差值，并根据电压差值，确定输入电流平均参考值；
79.步骤s2，获取直流变换器中输入滤波电感的电流值，并对电流值进行滤波处理，得到控制电流；
80.步骤s3，对输入电流平均参考值及控制电流进行作差，得到电流差值，并根据电流差值，得到直流变换器中升压变换电路的开关管脉冲占空比控制指令。
81.其中，为了实现高频dc/dc变换器各环节的电压稳定，可以采用如图5所示的闭环控制策略：控制器采集电容c
101-c
104
的电压v
c1-v
c4
；将电压参考值v
oref
与电容c
101-c
104
的电压总和vo(vo＝v
c1
+v
c2
+v
c3
+v
c4
)做差，得到的电压差值经过电压控制器g
vc
调节后得到输入电流平均参考值i
fref
；控制器采集电感lf的电流i
lf
，经过低通滤波器g
ifilter
滤波后得到控制电流if；将输出电流参考值i
fref
与控制电流if做差，得到的电流差值再经过电流控制器g
ic
调节后输出得到s
101-s
104
的脉冲占空比控制指令d。
82.具体的，电压控制器g
vc
、电流控制器g
ic
的调节过程可采用常见方式，在此不再赘
述。
83.进一步的，控制器也可以直接采集电容c
105
的电压v
c5
以代替电容c
101-c
104
的电压进行闭环控制。
84.进一步的，为了实现电容c
101
、c
102
的电压平衡，可以采用如图6所示的电压平衡策略：控制器采集电容c
101
、c
102
的电压v
c1
和v
c2
，并将v
c1
与v
c2
做差，差值经均压控制器g
bc
调节后输出均压矫正指令δd。s
101
的最终占空比指令为d+δd，s
102
的最终指令为d-δd。电容c
103
、c
104
的电压平衡采用相同的控制方法。
85.进一步的，电流控制推荐采用比例积分+谐振控制器，其中比例积分控制器用来实现对直流量的无静差跟踪，谐振控制器用来实现对牵引高压直流母线二次纹波的抑制(100hz)。其s域的数学表达式为：
[0086][0087]
其中，k
p
为比例系数，ki为积分系数，λ和kr为谐振控制器带宽与幅值调节系数，ωh为特定次谐波的角频率(100hz对应值为628)。电压控制器和均压控制器推荐采用比例几分控制器，其s域的数学表达式为：
[0088][0089]
进一步的，对于输入电压3600v的系统，所涉及高频dc/dc变换器仅需采用耐压等级为1700v的开关器件；对于输入电压1500或1800v的系统，所涉及高频dc/dc变换器仅需采用耐压等级为1200v的开关器件。也即所述方案能够降低开关管电压应力，帮助提升系统开关性能。
[0090]
本发明利用三电平结构降低了开关管的电压应力，同时降低开关损耗，提升了开关频率，并且提升了无源器件的等效开关频率，有助于减小其体积重量，同时提高变流器的故障导向安全能力，防止故障蔓延。
[0091]
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行所述程序时实现上述方法。
[0092]
本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，计算机程序/指令被处理器执行时实现上述方法的步骤。
[0093]
本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有由计算机执行上述方法的计算机程序。
[0094]
如图7所示，该电子设备600还可以包括：通信模块110、输入单元120、音频处理器130、显示器160、电源170。值得注意的是，电子设备600也并不是必须要包括图7中所示的所有部件；此外，电子设备600还可以包括图7中没有示出的部件，可以参考现有技术。
[0095]
如图7所示，中央处理器100有时也称为控制器或操作控件，可以包括微处理器或其他处理器装置和/或逻辑装置，该中央处理器100接收输入并控制电子设备600的各个部件的操作。
[0096]
其中，存储器140，例如可以是缓存器、闪存、硬驱、可移动介质、易失性存储器、非易失性存储器或其它合适装置中的一种或更多种。可储存上述与失败有关的信息，此外还可存储执行有关信息的程序。并且中央处理器100可执行该存储器140存储的该程序，以实
现信息存储或处理等。
[0097]
输入单元120向中央处理器100提供输入。该输入单元120例如为按键或触摸输入装置。电源170用于向电子设备600提供电力。显示器160用于进行图像和文字等显示对象的显示。该显示器例如可为lcd显示器，但并不限于此。
[0098]
该存储器140可以是固态存储器，例如，只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、sim卡等。还可以是这样的存储器，其即使在断电时也保存信息，可被选择性地擦除且设有更多数据，该存储器的示例有时被称为eprom等。存储器140还可以是某种其它类型的装置。存储器140包括缓冲存储器141(有时被称为缓冲器)。存储器140可以包括应用/功能存储部142，该应用/功能存储部142用于存储应用程序和功能程序或用于通过中央处理器100执行电子设备600的操作的流程。
[0099]
存储器140还可以包括数据存储部143，该数据存储部143用于存储数据，例如联系人、数字数据、图片、声音和/或任何其他由电子设备使用的数据。存储器140的驱动程序存储部144可以包括电子设备的用于通信功能和/或用于执行电子设备的其他功能(如消息传送应用、通讯录应用等)的各种驱动程序。
[0100]
通信模块110即为经由天线111发送和接收信号的发送机/接收机110。通信模块(发送机/接收机)110耦合到中央处理器100，以提供输入信号和接收输出信号，这可以和常规移动通信终端的情况相同。
[0101]
基于不同的通信技术，在同一电子设备中，可以设置有多个通信模块110，如蜂窝网络模块、蓝牙模块和/或无线局域网模块等。通信模块(发送机/接收机)110还经由音频处理器130耦合到扬声器131和麦克风132，以经由扬声器131提供音频输出，并接收来自麦克风132的音频输入，从而实现通常的电信功能。音频处理器130可以包括任何合适的缓冲器、解码器、放大器等。另外，音频处理器130还耦合到中央处理器100，从而使得可以通过麦克风132能够在本机上录音，且使得可以通过扬声器131来播放本机上存储的声音。
[0102]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0103]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0104]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0105]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计
算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0106]
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种高频直流变换器，其特征在于，所述直流变换器包括：三电平升压变换电路及三电平谐振变换电路；所述三电平升压变换电路包括输入滤波电感以及两个结构相同的升压变换电路；所述输入滤波电感的一端与外部输入直流母线连接，另一端与第一升压变换电路连接；所述第一升压变换电路与第二升压变换电路连接；所述三电平谐振变换电路包括多个开关管电路、多个谐振电路、多个高频变压器、多个整流桥及第五母线支撑电容；所述开关管电路中的第一开关管电路与所述第一升压变换电路、谐振电路中的第一谐振电路、高频变压器中的第一高频变压器连接；所述开关管电路中的第二开关管电路与所述第二升压变换电路、谐振电路中的第二谐振电路、高频变压器中的第二高频变压器连接；其中，所述第一高频变压器还与所述整流桥中的第一整流桥的中点连接；所述第二高频变压器还与所述整流桥中的第二整流桥的中点连接；所述第五母线支撑电容的一端与所述第一整流桥的阴极、第二整流桥的阳极连接，另一端与所述第一整流桥的阳极、第二整流桥的阴极连接。2.根据权利要求1所述的直流变换器，其特征在于，所述第一升压变换电路包括第一开关管、第二开关管、第一二级管、第二二极管、第一母线支撑电容及第二母线支撑电容；所述第二升压变换电路包括第三开关管、第四开关管、第三二级管、第四二极管、第三母线支撑电容及第四母线支撑电容。3.根据权利要求2所述的直流变换器，其特征在于，所述输入滤波电感的另一端与所述第一开关管的集电极、第一二极管的阳极连接；所述第一开关管的发射极与所述第二开关管的集电极、第一母线支撑电容、第二母线支撑电容连接；所述第二开关管的发射极与所述第三开关管的集电极、第二二极管的阴极、第三二极管的阳极连接；所述第三开关管的发射极与所述第四开关管的集电极、第三母线支撑电容、第四母线支撑电容连接；所述第四开关管的发射极与所述第四二极管的阴极连接。4.根据权利要求3所述的直流变换器，其特征在于，所述第一二极管的阴极与所述第一母线支撑电容连接；所述第二二极管的阳极与所述第二母线支撑电容连接；所述第三二极管的阴极与所述第三母线支撑电容连接；所述第四二极管的阳极与所述第四母线支撑电容连接。5.根据权利要求4所述的直流变换器，其特征在于，所述第一开关管电路与所述第一母线支撑电容、第二母线支撑电容连接；所述第二开关管电路与所述第三母线支撑电容、第四母线支撑电容连接。6.根据权利要求5所述的直流变换器，其特征在于，所述开关管电路包括四个发射极与集电极依次连接的开关管；其中，所述第一开关管电路中的第五开关管的集电极与第一母线支撑电容连接，所述第一开关管电路中的第八开关管的发射极与第二母线支撑电容连接。7.根据权利要求1所述的直流变换器，其特征在于，所述谐振电路包括串联连接的谐振电感与谐振电容。8.一种辅助供电系统，其特征在于，所述系统包括：控制器、三相逆变器及如权利要求1-7任一项所述的直流变换器；
所述直流变换器与外部的四象限整流器、牵引变流器之间的高压直流母线连接，并将从所述高压直流母线取得的高压直流电变换为中压直流电，以构成中压直流母线向直流负载供电；所述三相逆变器将从所述中压直流母线取得的中压直流电变换为三相交流电，以构成交流母线向交流负载供电；所述控制器与所述直流变换器、所述三相逆变器连接，用于向所述直流变换器及三相逆变器发送控制脉冲。9.一种高频直流变换器的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：获取直流变换器中升压变换电路的母线支撑电容的电压值，对预设的电压参考值与所述电压值进行作差，得到电压差值，并根据所述电压差值，确定输入电流平均参考值；获取所述直流变换器中输入滤波电感的电流值，并对所述电流值进行滤波处理，得到控制电流；对所述输入电流平均参考值及所述控制电流进行作差，得到电流差值，并根据所述电流差值，得到所述直流变换器中升压变换电路的开关管脉冲占空比控制指令。10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求9所述方法。11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有由计算机执行权利要求9所述方法的计算机程序。12.一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，其特征在于，所述计算机程序/指令被处理器执行时实现权利要求9所述方法的步骤。

技术总结
一种高频直流变换器、控制方法及辅助供电系统，高频直流变换器，直流变换器包括：三电平升压变换电路包括输入滤波电感及升压变换电路；输入滤波电感一端与输入直流母线连接，另一端与第一升压变换电路连接；第一升压变换电路与第二升压变换电路连接；三电平谐振变换电路中第二开关管电路与第二升压变换电路、第二谐振电路、第二高频变压器连接；第一高频变压器与第一整流桥中点连接；第二高频变压器与第二整流桥中点连接；第五母线支撑电容一端与第一整流桥阴极、第二整流桥阳极连接，另一端与第一整流桥阳极、第二整流桥阴极连接。本发明降低开关管电压应力及开关损耗，提升开关频率及无源器件等效开关频率，减小体积重量，防止变流器故障蔓延。变流器故障蔓延。变流器故障蔓延。


技术研发人员：张捷频 刘伟志 马颖涛 李岩磊 董侃 殷振环 程龙 史志富 刘阳 刘明田 刘直 杜玉亮 郭碧霄 夏石冲 杨二林 和靖 安星锟 张波 杨伟君 曹宏发 赵红卫
受保护的技术使用者：北京纵横机电科技有限公司 中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所 铁科纵横(天津)科技发展有限公司
技术研发日：2023.04.03
技术公布日：2023/8/23