輕軌車應(yīng)急通風(fēng)電源前級(jí)DC／DC變換器研制

摘要：介紹了輕軌車應(yīng)急通風(fēng)電源前級(jí)DC／DC變換器的結(jié)構(gòu)和工作原理。針對(duì)變壓器次級(jí)出現(xiàn)的整流橋寄生振蕩問題，分析了振蕩產(chǎn)生的原因。為了抑制該振蕩，詳細(xì)分析并對(duì)比了3種RCD吸收電路的工作過程及優(yōu)缺點(diǎn)，并介紹了不同工況下吸收電路結(jié)構(gòu)及參數(shù)的選取方法。最后，給出了主電路及吸收電路參數(shù)的設(shè)計(jì)公式，并搭建樣機(jī)，對(duì)設(shè)計(jì)方案和吸收電路的效果進(jìn)行了驗(yàn)證。
關(guān)鍵詞：變換器；電源；輕軌；寄生振蕩

1 引言
當(dāng)輕軌車出現(xiàn)供電故障時(shí)，為保證車內(nèi)正常通風(fēng)與乘客安全，前級(jí)DC／DC變換器中，主電路要將電壓從24 V升至600 V，升壓倍數(shù)很大。文獻(xiàn)對(duì)幾種高增益DC／DC變換器作了簡(jiǎn)單介紹。由于應(yīng)急通風(fēng)電源的運(yùn)行時(shí)間取決于蓄電池，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為45 min，因此在短時(shí)間運(yùn)行情況下，若能保證脈沖的對(duì)稱性，可以不考慮全橋變換器的變壓器偏磁問題。
結(jié)合應(yīng)急通風(fēng)電源的具體工況，采用全橋變換器作為主電路。由于全橋變換器存在整流橋寄生振蕩，隨著變壓器匝比的提高，全橋變換器次級(jí)由漏感和輸出二極管結(jié)電容引起的振蕩愈加嚴(yán)重，因此必須采用吸收電路對(duì)振蕩進(jìn)行抑制。這里介紹了輕軌應(yīng)急通風(fēng)電源前級(jí)DC／DC變換器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，并結(jié)合實(shí)際工況，對(duì)3種RCD吸收電路進(jìn)行比較和分析，給出了具體的參數(shù)設(shè)計(jì)。

2 系統(tǒng)介紹和吸收電路的選擇
2．1 系統(tǒng)主電路結(jié)構(gòu)和原理
圖1為系統(tǒng)主電路結(jié)構(gòu)。

其工作原理為：24V直流電通過方波逆變?yōu)榻涣鳎?jīng)過一個(gè)高變比的變壓器升壓后通過二極管整流橋進(jìn)行不控整流，整流后通過LC濾波變?yōu)樗璧?00 V直流電。通過控制開關(guān)管的占空比可控制輸出電壓的大小。由于實(shí)際應(yīng)用要求變壓器體積很小，所以開關(guān)頻率設(shè)為50 kHz。C1和C2分別為電源側(cè)和輸出側(cè)的支撐電容。
對(duì)于全橋變換器拓?fù)?，其次?jí)整流二極管兩端電壓會(huì)有較大振蕩，主要是由高頻變壓器的漏感和整流二極管的結(jié)電容(或者是繞組分布電容)之間的寄生振蕩引起的。該設(shè)計(jì)中由于升壓倍數(shù)很高，初級(jí)開關(guān)過程帶來(lái)的振蕩通過變壓器傳遞到次級(jí)，也會(huì)造成很大的影響。實(shí)驗(yàn)表明，振蕩峰值接近1．2 kV，因此需在初、次級(jí)均添加吸收電路，抑制整流二極管兩端的尖峰。
2．2 幾種RCD拓?fù)浔容^
圖2a．b為2種RCD吸收拓?fù)洹Ｍ負(fù)銲為傳統(tǒng)的RCD吸收電路，其工作波形如圖2c所示。