1 导言
城轨列车蓄电池有或许因为过放电而呈现亏本，然后无法为辅佐电源体系的操控电路供给正常作业所需的DC24V电源，导致辅佐电源体系无法正常作业，因而需求一款应急辅佐电源，在蓄电池呈现亏本时为辅佐电源体系的操控电路供电，作为列车辅佐电源操控体系操控电路的发动电源。应急发动电源输入DC750V(450V~1100V)，输出DC24V，额外输出250W。主电路拓扑。因为车载蓄电池亏本，不能为应急电源供给操控电，因而需求规划发动供电电路。因为操控电源供电质量差，加之该电源功率等级和体系较小，因而运用集成DC/DC操控芯片SG3525规划操控体系。针对主电路特征，规划一个简略的高压阻隔IGBT驱动电路。
2 体系原理与规划
2.1 体系主电路原理
如图1所示，体系主电路拓扑。
作业原理如下：1)、直流750V经输入LC滤波后由半桥变换器变成交变电压，经高频变压器后输出由全波整流输出直流24V(DC24V);2)、辅佐绕组DC24aux为操控体系供给反应电源;3)、二极管D1即可以削弱LC震动，也可以避免输入接反;4)、电容C1、C2便是支撑电容，也是半桥的一个桥臂;5)、R1是开关管Q2电流采样电阻。
结合所选开关管参数，归纳考虑体系体积和损耗，规划开关管开关频率为20kHz。高频变压器作业频率也为20kHz，额外容量300kVA。
2.2 发动供电电路
如图2所示，其规划思路是：当6800uF电容两头的电压到达必定值(如：25V)时，注册三极管给操控体系供电。假定6800uF电容两头电压到达25V时三极管饱满导通开端给操控体系供电，到15V时三极管关断中止供电。假定操控体系的功率为5W，则可以依据公式：
0.272s的时刻满意让体系发动并安稳作业。稳压二极管1N475A的稳压值为30V，1N4740A为10V。在三极管ZTX956注册给操控体系供电前LM258D作业电流小于1mA，满意此处规划需求。
在Multisim11.0中建立仿真模型，发动电路后边用80Ω的电阻作为负载来模仿对控体系供电，仿真波形如图3所示，其间淡绿色色波形为电容C1两头的电压，蓝色波形为操控体系两头的电压，由仿真成果可知该计划到达了预期方针。
发动供电电路供给的是15V~25V的电源，而辅佐绕组供给的是24V电源(输入直流电压和主绕组负载变化时，动摇较大)。为了给操控电路供给一个安稳牢靠的电源，在发动供电电路和辅佐绕组供电输出加一个三端稳压芯片进行稳压。考虑IGBT驱动电压为15V，这儿规划稳压器输出为15V。如图4所示，稳压电路原理图。
2.3 操控体系规划
集成DC/DC操控芯片因反应操控不一样可以分为电压型和电流型操控形式。因为电压操控形式电路是单环反应的规划和剖析较易进行;锯齿波振幅较大，对安稳的调制进程可供给较好的噪声余裕;低阻抗功率输出，对多输出电源具有较好的交互调理特性。因为轻轨车高频辅佐应急电源的负载对电源的动态功用要求不高，并且电压操控形式相对电流操控形式调试简略，故本规划的体系的操控形式选用电压操控形式。
归纳调研各厂家芯片，这儿挑选常用集成DC/DC操控芯片SG3525作为主控芯片。输出DC24经PC817阻隔反应输入SG3525的差错放大器。如图5所示，SG3525操控体系原理图。
2.4 IGBT驱动电路规划
IGBT驱动有不阻隔的自举电路、变压器阻隔驱动和光耦阻隔驱动。现在市场上现有的带自举电路的桥式驱动芯片的最高耐压仅为1200V，并不可以满意750V电源体系。而运用专用的驱动模块本钱太高，且对操控电源要求较高，电源体系在发动时会呈现无法发动的问题。故本规划选用最简略的变压阻隔驱动的方法来驱动开关管，驱动电路的规划如图6所示。因为SG3525供电电压为15V，驱动阻隔变压器变比规划为1:1:1，作业频率为21kHz。
首要测验发动供电电路，如图8所示发动供电电
路输出电压波形，通道1是发动供电电路输出电压波形，通道2是发动供电电路充电%&&&&&%两头电压波形。由试验波形可得发动供电电路可认为操控体系供给0.3s的电源。试验成果与满意规划要求。用发动供电电路给操控体系供电，使应急电源作业。应急电源满载输出时，驱动脉冲(VGE通道1)、IGBT两头电压(VCE，通道2)、IGBT电流波形(IC，1Ω采样电阻电压波形，通道3)如图9所示。由图9可得，驱动脉冲峰值为16.6V，驱动脉冲波形较好，IGBT两头电压为780V，IGBT电流峰值为1.2A。
测验应急电源的输入输出电压波形，测验波形如图10所示。由图10可得，输入直流电压为809V(DC750V，通道1)，主绕组输出电压为24.6V(DC24V，通道2)，辅佐绕组输出电压为21.2V(DC24aux，通道3)。输入输出特性满意规划要求。
4 定论
这儿剖析了城轨列车高频辅助应急电源体系原理，针对应急电源的特征工况规划了发动供电电路。然后规划了以SG3525为中心的操控体系。最终建立试验渠道，对体系各个功用进行测验。试验成果表明规划计划满意实践需求。
参考文献
[1] Baoxing Chen, “Isolated half-bridge gate driver with integrated high-side supply,” Power Electronics Specialists Conference Proceedings, pp. 3615-3618, June, 2008.
[2] Sheng-Yuan Ou, Ho-Pu Hsiao, “Analysis and design of a novel single-stage switching power supply with half-bridge topology,” IEEE Trans. Power Electronics, vol. 26, no.11, pp. 3230-3241, Nov. 2011.
[3] Amit K. Jain, David McIntosh, Matt Jones, Brian Ratliff, “A 2.5kV to 22V, 1kW radar decoy power supply using silicon carbide semiconductor devices,” in 14th European Conference on Power Electronics and Applications Proceedings, pp. 1-10, 2011.
[4] 王小方.根据状况空间均匀法的DC/DC高频阻隔变换器建模仿真剖析[J].机车电传动,2011,1:10-13.
Wang Xiaofang. The modeling and simulation analysis of high frequency DC/DC isolated converter based on state space average method [J]. Electric Drive for Locomotives, 2011,1: 10-13. UC1 发动供电电路输出电压 VGE VCE %&&&&&% DC750V DC24V DC24aux
[5] 刘志刚.电力电子学[M].北京:清华大学出版社,2004.
Liu Zhigang. Power Electronics [M]. Beijing: Tsinghua University Press, 2004.
作者简介：
何文辉(1989- )，男，四川南充人，硕士研讨生，研讨方向为电力电子与电力传动。
