采用重叠拓扑的地铁应急启动电源设计.pdfVIP

第 l2卷 第 l期 2010年1月 馥簖寥辔 Vo1．12No．1 Jan．2010 doi：1o．3969／j．issn．1563-4795．2010．01．018 采用重叠拓扑的地铁应急启动电源设计 粱丰收，郭育华 (西南交通大学电气工程学院，四川 成都 610031) 摘 要：给 出了一种可替代传统蓄电池电源的地铁应急起动开关电源的设计方法。该开关电 源 系统采用重叠拓扑结构 ，输 出电压为24V，功率为200W。用PSIM软件对主电路进行仿真 表 明。这种采用重叠拓扑的地铁应急启动电源是完全可行的。 关键词 ：应急电源；反激变换器 ；双管串联拓扑 0 引言 UC3842产生 。并从输 出端实时采样 电压反馈信 号 ，以控制输出电压的变化 。控制电路和主电路 地铁车辆控制系统通常采用直流 l1OV或24 之间通过光电耦合器进行隔离。 v供电，正常情况下，可由蓄 电池供 电，但在蓄 当输人母线 电压较高时．寻找合适的开关器 电池故障或过放电时。系统将不能 自起动，通常 件来设计开关电源往往 比较困难 ，尤其是小功率 靠应急起动单元来完成 。目前常用的应急起动单 电源 。其原因在于普通开关管的耐压通常小于 元是蓄电池组 ．蓄电池应急起动单元维护 比较麻 1200V，而高耐压的开关管不仅价格 昂贵，而且 烦．而且要经常拆下来充放电。而西门子公司直 难 以得到。本设计采用了双管重叠反激式拓扑结 接从DC750V或DC15o0V产生控制 电压 的应急起 构．由于具有 自均压功能，耐高压的重叠式反激 动电源 ，则克服了传统应急电源存在的问题 。本 拓扑结构与开关管的简单 串联方式完全不同。因 设计以此电源为开发 目标 ，从而开发 出国产应急 此 ．使用低压开关管。即可设计出高输人母线电 起动开关电源 。鉴于设计研究 目的及实验条件 压下可靠运行 的开关电源。尽管开关管的数 目有 等 ．本设计采用实验室400V交流电压做为实验 所增加 ，但开关管的电流容量可减dx50％，故可 输入电压 ，故其输入电压统一取为交流400V电 在保证输出功率和电压不变的情况下 ，使 电源总 压。本设计 的实验输入 电压为交流400V；输 出 体成本减小 ，且MOSFET可在更安全的工作模式 电压为24V；输 出功率为200W。 下工作 ．从而使得高输入母线电压下变换器的设 计变得简单而经济 ，并具有较高的安全性。 1 工作原理 2 电路设计 本设计采用了开关电源的典型设计 ，其基本 原理如图1所示。本设计采用MOSFET作为功率开 本应急启动电源的实际电路如图2所示 。该电 关器件来构成反激开关变换器，并采用脉宽调制 路主要分为主电路部分和辅助控制电路两大部分。 (PWM)技术 。PWM控 制信号 由集成 控制器 主电路部分包括滤波电容 、共模线圈、二极 管整流桥 、均压电阻、电容等 ，用 以实现 电压 的 t f—一 输入、整流和精化 ，并通过单端反激高频变换器