輕軌車(chē)應急通風(fēng)電源前級DC／DC變換器研制

摘要：介紹了輕軌車(chē)應急通風(fēng)電源前級DC／DC變換器的結構和工作原理。針對變壓器次級出現的整流橋寄生振蕩問(wèn)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(guò)程及優(yōu)缺點(diǎn)，并介紹了不同工況下吸收電路結構及參數的選取方法。最后，給出了主電路及吸收電路參數的設計公式，并搭建樣機，對設計方案和吸收電路的效果進(jìn)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(chē)出現供電故障時(shí)，為保證車(chē)內正常通風(fēng)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，升壓倍數很大。文獻對幾種高增益DC／DC變換器作了簡(jiǎn)單介紹。由于應急通風(fēng)電源的運行時(shí)間取決于蓄電池，設計標準為45 min，因此在短時(shí)間運行情況下，若能保證脈沖的對稱(chēng)性，可以不考慮全橋變換器的變壓器偏磁問(wèn)題。
結合應急通風(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(zhù)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(jìn)行抑制。這里介紹了輕軌應急通風(fēng)電源前級DC／DC變換器的結構和參數，并結合實(shí)際工況，對3種RCD吸收電路進(jìn)行比較和分析，給出了具體的參數設計。

2 系統介紹和吸收電路的選擇
2．1 系統主電路結構和原理
圖1為系統主電路結構。

其工作原理為：24V直流電通過(guò)方波逆變?yōu)榻涣?，?jīng)過(guò)一個(gè)高變比的變壓器升壓后通過(guò)二極管整流橋進(jìn)行不控整流，整流后通過(guò)LC濾波變?yōu)樗璧?00 V直流電。通過(guò)控制開(kāi)關(guān)管的占空比可控制輸出電壓的大小。由于實(shí)際應用要求變壓器體積很小，所以開(kāi)關(guān)頻率設為50 kHz。C1和C2分別為電源側和輸出側的支撐電容。
對于全橋變換器拓撲，其次級整流二極管兩端電壓會(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電容(或者是繞組分布電容)之間的寄生振蕩引起的。該設計中由于升壓倍數很高，初級開(kāi)關(guān)過(guò)程帶來(lái)的振蕩通過(guò)變壓器傳遞到次級，也會(huì )造成很大的影響。實(shí)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為傳統的RCD吸收電路，其工作波形如圖2c所示。