電力機(jī)車新型高頻電源研究

(3)提供一個(gè)精度為±1%的5伏基準(zhǔn)電壓源，輸出能力40毫安，可用作內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)電源和外部電壓參考;

(4)具有欠壓鎖定功能;

(5)內(nèi)置一個(gè)350毫伏門(mén)限，能夠從外部提供關(guān)斷信號(hào);

(6)具有200毫安的雙推挽輸出，峰值電流可達(dá)到400毫安;

(7)具有雙重脈沖抑制功能;

(8)能夠提供軟啟動(dòng)功能。

5.2 控制電路設(shè)計(jì)

控制電路電源是由機(jī)車蓄電池供電的。電壓范圍在77v～130v之間變動(dòng)。主電路電壓、電流信號(hào)的采集都是由lem來(lái)完成的。因此需要兩組電源完成dc110v/dc±15v變換。另外，ipm的四個(gè)開(kāi)關(guān)單元需要四路隔離的+15v供電。整個(gè)系統(tǒng)需要6路隔離電源。

圖6 與斜波補(bǔ)償有關(guān)的三個(gè)電量波形

圖7 電壓端斜波補(bǔ)償

5.2.1斜坡補(bǔ)償電路的實(shí)現(xiàn)

uc3846內(nèi)部帶有一增益為3的電流放大器，放大器的反向輸入端被內(nèi)部電路箝位在3.5伏，所以其輸入信號(hào)的幅值不應(yīng)大于1.2伏。

斜率補(bǔ)償?shù)匿忼X波信號(hào)一般從振蕩器ct上取得，所以斜率補(bǔ)償與三個(gè)電流波形有關(guān)，除ct上電壓u1外，還有電流采樣點(diǎn)母線電流i1，以及流過(guò)輸出電感的電流i2。這三個(gè)電量的波形如圖6所示，電流i2下降部分為原邊所有開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)，輸出電感續(xù)流的電流波形。

可以得到i2下降斜率m 2為：

m 2=vout/l

輸出電壓vout為110v，輸出電感l(wèi)為50μh，則m 2=2.2×106。因?yàn)樽儔浩髯儽葹?.1，又電流lem變比為1/1000，采樣電阻為30歐，所以m2折算到uc3846電流放大器前端之時(shí)，m2為：

| m2|= 30m 2/(2.1×1000)=3.1×104

當(dāng)m>-0.5m2時(shí)系統(tǒng)將變得穩(wěn)定，所以取m=15500。

經(jīng)測(cè)量鋸齒波ct上電壓斜率為64000，所以需要取ct波電壓的15500/64000。

對(duì)于3846，我們使用如圖7所示的斜率補(bǔ)償方式將ct波直接引至電流放大器的輸入端。

5.2.2 充電模式轉(zhuǎn)換

蓄電池的常規(guī)充電一般分兩個(gè)階段，在電池端電壓達(dá)到飽和之前，采取的是控制充電電流的策略，始終以一個(gè)恒定的電流充電。當(dāng)電池充滿電時(shí)，采取浮充方式，即維持電池組端電壓不變。另外，限制總的輸出電流，保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行?？梢?jiàn)，系統(tǒng)需要有三個(gè)控制變量，即輸出電壓、總輸出電流和蓄電池充電電流。

5.2.3 過(guò)欠壓保護(hù)

系統(tǒng)是通過(guò)檢測(cè)中間直流母線電壓來(lái)判斷過(guò)、欠壓的。過(guò)壓值設(shè)定為700v，欠壓值為230v。欠壓保護(hù)只斷開(kāi)充電保護(hù)接觸器km2，同時(shí)封鎖脈沖。而過(guò)壓信號(hào)將封鎖脈沖，同時(shí)斷開(kāi)主接觸器km1，系統(tǒng)停止工作。

中間電壓檢測(cè)是通過(guò)型號(hào)為nv100-1000v的霍爾傳感器來(lái)完成的。中間電壓信號(hào)通過(guò)兩個(gè)滯環(huán)比較器輸出過(guò)壓信號(hào)uexcess和欠壓信號(hào)ulack。如圖8所示。

圖8 過(guò)欠壓檢測(cè)電路

欠壓信號(hào)ulack分成三路，一路通過(guò)uc3846的shutdown引腳封鎖脈沖，一路控制充電保護(hù)接觸器km2的通斷，另外一路去欠壓顯示回路。

過(guò)壓信號(hào)uexcess通過(guò)一個(gè)d觸發(fā)器將信號(hào)鎖定，其后分別通過(guò)shutdown封鎖脈沖、使主交流接觸器km1斷開(kāi)、點(diǎn)亮過(guò)壓指示燈。

5.2.4 fo信號(hào)保護(hù)