图7 电压端斜波补偿5.2.1斜坡补偿电路的实现uc3846内部带有一增益为3的电流放大器，放大器的反向输入端被内部电路箝位在3.5伏，所以其输入信号的幅值不应大于1.2伏。斜率补偿的锯齿波信号一般从振荡器ct上取得，所以斜率补偿与三个电流波形有关，除ct上电压u1外，还有电流采样点母线电流i1，以及流过输出电感的电流i2。这三个电量的波形如图6所示，电流i2下降部分为原边所有开关管关断时，输出电感续流的电流波形。可以得到i2下降斜率m 2为：m 2=vout/l输出电压vout为110v，输出电感l为50μh，则m 2=2.2×106。因为变压器变比为2.1，又电流lem变比为1/1000，采样电阻为30欧，所以m2折算到uc3846电流放大器前端之时，m2为：| m2|= 30m 2/(2.1×1000)=3.1×104当m>-0.5m2时系统将变得稳定，所以取m=15500。经测量锯齿波ct上电压斜率为64000，所以需要取ct波电压的15500/64000。对于3846，我们使用如图7所示的斜率补偿方式将ct波直接引至电流放大器的输入端。5.2.2 充电模式转换蓄电池的常规充电一般分两个阶段，在电池端电压达到饱和之前，采取的是控制充电电流的策略，始终以一个恒定的电流充电。当电池充满电时，采取浮充方式，即维持电池组端电压不变。另外，限制总的输出电流，保证系统可靠运行。可见，系统需要有三个控制变量，即输出电压、总输出电流和蓄电池充电电流。5.2.3 过欠压保护系统是通过检测中间直流母线电压来判断过、欠压的。过压值设定为700v，欠压值为230v。欠压保护只断开充电保护接触器km2，同时封锁脉冲。而过压信号将封锁脉冲，同时断开主接触器km1，系统停止工作。中间电压检测是通过型号为nv100-1000v的霍尔传感器来完成的。中间电压信号通过两个滞环比较器输出过压信号uexcess和欠压信号ulack。如图8所示。
图8 过欠压检测电路欠压信号ulack分成三路，一路通过uc3846的shutdown引脚封锁脉冲，一路控制充电保护接触器km2的通断，另外一路去欠压显示回路。过压信号uexcess通过一个d触发器将信号锁定，其后分别通过shutdown封锁脉冲、使主交流接触器km1断开、点亮过压指示灯。5.2.4 fo信号保护ipm自身检测到信号后将输出fo信号此信号通过光耦引致控制板上，其后通过d触发器锁定，然后分别通过shutdown封锁脉冲、使主交流接触器km1断开、点亮fo故障指示灯。当确认故障消失后，通过复位按钮可使系统重新开始工作。当系统正常工作时，r=s=0，q=0，d触发器处于准备状态。当有fo信号时，fo由高变低，使q=d=1。闭合复位按钮s1，则r=1，使输出q=0。系统开始正常工作。ipm控制电源上电的初始阶段，将输出一短暂的fo信号，如果将此fo信号锁存，将导致系统无法开始工作。因此，与s1并联一较大电容，上电初期，通过电容充电延时，以避开上电初期的fo信号。
图9 fo信号保护5.2.5 输出过压保护图中，vfbd取自输出电压反馈信号，通过与给定信号比较，输出故障信号kvexc。kvexc经过锁存后分别去shutdown电路、切除km1电路及显示电路。为防止系统在刚刚启动时，由于输出电压的超调引起误动作，故c38取值较大，通过加大rc时间常数达到避免误动作的目的。5.2.6 控制电源欠压保护由于某种原因控制电源掉电或欠压时，如不及时封锁触发脉冲，有可能导致系统发生更大故障，因此增加控制电源的欠压保护。当由于控制电源故障+15v变低，低于设定值时，输出故障信号vdis。vdis通过shutdown封锁触发脉冲。5.3 触发电路设计ipm的触发电路为一块单独的触发板，安装在ipm上。为了防止干扰信号及控制失误所引起的上、下桥臂同时导通，采用如图12所示的电路结构。图中只画出了一组驱动电路，另外一组电路结构相同，只是outa与outb反接。由于稳压管d3的存在，使a、b间电压必须大于4.7v时，才能触发光耦。从而有效地去除了干扰的影响。d1和d5的存在，使两个光耦不能同时触发，因此保证了触发电路正常运行。
图10 输出过压保护电路
图11 控制电源欠压保护电路
图12 ipm脉冲触发电路6 总结随着电力机车技术的发展，作为机车控制电源的相控整流电源已经不能满足机车设计水平的要求，本课题旨在研究一种高频开关电源取代传统的相控整流电源，使机车的电源水平提高到一个新的水平。参考文献[1] 阮新波,严仰光. 直流开关电源的软开关技术. 科学出版社,2000,1[2] unitrode application. modelling. analysis and compensation of the current-mode converter, u-97[3] 史平君. 实用电源技术手册电源元器件分册,辽宁科技出版社,1999,1 [4] a. victor anunciada. manuel m. silva. a new current mode control process and application, ieee, power electronics, 1991,10[5] 阮新波,严仰光. 脉宽调制dc/dc全桥变换器的软开关技术,科学出版社,1999,9 [6] jung-goo cho, member, ieee, juan a. sabate, guichao hua, member, ieee, and fred c. lee, fellow, ieee, zero-voltage and zero-current-switching full bridge pwm converter for high-power applications. ieee transactions on power electronics, july, 1996[7] 陈治明. 电力电子器件基础,机械工业出版社，1992,10[8] 马伟明. 电力电子系统中的电磁兼容. 武汉水利电力大学出版社,1999,8[9] 三菱电机. 第三代igbt和智能功率模块应用手册,1996[10] 毕大成. 电动汽车用动力铅酸蓄电池的快速充电控制策略及巡检智能监控系统的研究. 北方交通大学硕士论文,2000[11] eun-soo kim, kee-yeon joe, moon-ho kye, yoon-ho kim, member, ieee, and byung-do yoon, an improved soft-switching pwm fb dc/dc converter for reducing conduction losses, ieee transactions on power electronics, march, 1999[12] abraham i. pressman，switching power supply design（second edition）. beijing：publishing house of electronics industry，2005[13] matthias lüscher, thomas setz, pascal kern．applying igct gate units，abb switzerland ltd,2005[14] thomas setz, matthias lüscher．applying igct，abb switzerland ltd,2006[15] haachitaba mweene, donald ashleyr．topology selection of dc-dc converter for communicating power,www.ednchina.com,2004作者简介孙 湖 男 工程师 主要研究方向为机车电力电子，信息检测与监控系统。 上一篇：有源电力滤波器的研究热点和发展
