輕軌車應(yīng)急通風電源前級DC／DC變換器研制

摘要：介紹了輕軌車應(yīng)急通風電源前級DC／DC變換器的結(jié)構(gòu)和工作原理。針對變壓器次級出現(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，詳細分析并對比了3種RCD吸收電路的工作過程及優(yōu)缺點，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)計公式，并搭建樣機，對設(shè)計方案和吸收電路的效果進行了驗證。
關(guān)鍵詞：變換器；電源；輕軌；寄生振蕩

1 引言
當輕軌車出現(xiàn)供電故障時，為保證車內(nèi)正常通風與乘客安全，前級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。文獻對幾種高增益DC／DC變換器作了簡單介紹。由于應(yīng)急通風電源的運行時間取決于蓄電池，設(shè)計標準為45 min，因此在短時間運行情況下，若能保證脈沖的對稱性，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，全橋變換器次級由漏感和輸出二極管結(jié)電容引起的振蕩愈加嚴重，因此必須采用吸收電路對振蕩進行抑制。這里介紹了輕軌應(yīng)急通風電源前級DC／DC變換器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，并結(jié)合實際工況，對3種RCD吸收電路進行比較和分析，給出了具體的參數(shù)設(shè)計。

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)過一個高變比的變壓器升壓后通過二極管整流橋進行不控整流，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。
對于全橋變換器拓撲，其次級整流二極管兩端電壓會有較大振蕩，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)計中由于升壓倍數(shù)很高，初級開關(guān)過程帶來的振蕩通過變壓器傳遞到次級，也會造成很大的影響。實驗表明，振蕩峰值接近1．2 kV，因此需在初、次級均添加吸收電路，抑制整流二極管兩端的尖峰。
2．2 幾種RCD拓撲比較
圖2a．b為2種RCD吸收拓撲。拓撲I為傳統(tǒng)的RCD吸收電路，其工作波形如圖2c所示。