二極管整流電路 - 客車DC600V供電電源主電路設(shè)計(jì)

　　2.2 二極管整流電路

　　主接觸器KM1閉合后，輸入的AC860 V經(jīng)過熔斷器F1后，通過二極管V1-V4構(gòu)成的單相全波整流電路將交流電壓變?yōu)橹绷麟妷?，同時(shí)濾波電感L1與電容C1、C2構(gòu)成整流濾波電路，給后續(xù)的IGBT斬波降壓電路提供直流電源。由于整流電路采用的是二極管整流電路，且濾波電感L1足夠大，使得在整個(gè)輸入電壓范圍內(nèi)，網(wǎng)側(cè)基波功率因數(shù)接近1.

　　2.3 IGBT斬波降壓電路

　　接觸網(wǎng)的網(wǎng)壓在不斷波動，使二極管整流電路的輸出電壓大于標(biāo)準(zhǔn)的直流600 V.為了使電源裝置的最終輸出電壓將為600 V，整流后的直流電壓由IGBT斬波降壓電路來實(shí)現(xiàn)調(diào)壓。降壓電路由大功率IGBT V5~V8、電感L2~L7、電容C5共同組成。IGBT中V5和V6、V7和V8采用交替開關(guān)控制方式，其中V5上管和V7下管、V6上管和V8下管同步開關(guān)控制。電感L2~L5為換流電感，L6~L7為儲能濾波主電感，C5為輸出濾波電容。C3與C4主要是用來吸收IGBT的過電壓尖峰。

　　IGBT V5上管和V7下管、V6上管和V8下管開通時(shí)，整流后的電壓通過電感向輸出電容C5充電。IGBT關(guān)斷時(shí)，電感電流通過IGBTV5下管和V7上管、V6下管和V8上管的反向并聯(lián)二極管續(xù)流。通過調(diào)整IGBT開通占空比，就可以調(diào)整輸出電壓。控制電路中的主芯片采用UC2825N，為雙列直插式的16Pin芯片，其供電電源為DC15 V，芯片有兩路脈沖輸出。通過控制板內(nèi)部電路精確而快速的控制，最終將輸出電壓穩(wěn)定輸出為DC600V.

　　為保證電源柜效率的前提下盡可能提高IGBT的開關(guān)頻率，換流電感L2~L5使得IGBT開關(guān)損耗大為降低。這樣，輸出600 V直流電源的品質(zhì)也大為提高，電壓波動可控制在±10 V.

　　2.4 放電電路

　　在確認(rèn)與輸入的860 V電源斷開的情況下，外部又沒有供電申請信號時(shí)，設(shè)置了專門的放電電路。放電電路由R6和V9組成，外部又沒有供電申請信號時(shí)，經(jīng)過一定時(shí)間后，控制晶閘管V9導(dǎo)通使產(chǎn)品內(nèi)部電容的電壓在30 s內(nèi)降低至36V以下。

　　2.5 接地保護(hù)電路

　　接地保護(hù)電路由R7、R8、R9及SV1等組成，當(dāng)系統(tǒng)直流側(cè)接地電阻小于800 Ω時(shí)，接地保護(hù)可靠動作（延時(shí)2 s）；交流側(cè)接地電阻小于2 KΩ歐時(shí)，接地保護(hù)可靠動作（延時(shí)2s）。

　　3 客車DC600V供電電源主電路的PSIM仿真

　　3.1 主電路的PSIM仿真電路模型的建立

　　假設(shè)開關(guān)元件導(dǎo)通時(shí)的通態(tài)壓降為零，阻斷時(shí)電阻為無窮大，并認(rèn)為IGBT導(dǎo)通與關(guān)斷瞬時(shí)完成；而且接觸網(wǎng)電壓是理想的正弦波，所以將電源裝置的輸入用正弦交流電源來代替；主電路濾波參數(shù)為L=9 mH，C=2 814μF.根據(jù)以上假設(shè)，建立主電路的仿真模型如圖2所示。

　　圖2 客車DC600V供電電源主電路仿真模型