二极管整流电路 - 客车DC600V供电电源主电路设计

　　2.2 二极管整流电路

　　主接触器KM1闭合后，输入的AC860 V经过熔断器F1后，通过二极管V1-V4构成的单相全波整流电路将交流电压变为直流电压，同时滤波电感L1与电容C1、C2构成整流滤波电路，给后续的IGBT斩波降压电路提供直流电源。由于整流电路采用的是二极管整流电路，且滤波电感L1足够大，使得在整个输入电压范围内，网侧基波功率因数接近1.

　　2.3 IGBT斩波降压电路

　　接触网的网压在不断波动，使二极管整流电路的输出电压大于标准的直流600 V.为了使电源装置的最终输出电压将为600 V，整流后的直流电压由IGBT斩波降压电路来实现调压。降压电路由大功率IGBT V5~V8、电感L2~L7、电容C5共同组成。IGBT中V5和V6、V7和V8采用交替开关控制方式，其中V5上管和V7下管、V6上管和V8下管同步开关控制。电感L2~L5为换流电感，L6~L7为储能滤波主电感，C5为输出滤波电容。C3与C4主要是用来吸收IGBT的过电压尖峰。

　　IGBT V5上管和V7下管、V6上管和V8下管开通时，整流后的电压通过电感向输出电容C5充电。IGBT关断时，电感电流通过IGBTV5下管和V7上管、V6下管和V8上管的反向并联二极管续流。通过调整IGBT开通占空比，就可以调整输出电压。控制电路中的主芯片采用UC2825N，为双列直插式的16Pin芯片，其供电电源为DC15 V，芯片有两路脉冲输出。通过控制板内部电路精确而快速的控制，最终将输出电压稳定输出为DC600V.

　　为保证电源柜效率的前提下尽可能提高IGBT的开关频率，换流电感L2~L5使得IGBT开关损耗大为降低。这样，输出600 V直流电源的品质也大为提高，电压波动可控制在±10 V.

　　2.4 放电电路

　　在确认与输入的860 V电源断开的情况下，外部又没有供电申请信号时，设置了专门的放电电路。放电电路由R6和V9组成，外部又没有供电申请信号时，经过一定时间后，控制晶闸管V9导通使产品内部电容的电压在30 s内降低至36V以下。

　　2.5 接地保护电路

　　接地保护电路由R7、R8、R9及SV1等组成，当系统直流侧接地电阻小于800 Ω时，接地保护可靠动作（延时2 s）；交流侧接地电阻小于2 KΩ欧时，接地保护可靠动作（延时2s）。

　　3 客车DC600V供电电源主电路的PSIM仿真

　　3.1 主电路的PSIM仿真电路模型的建立

　　假设开关元件导通时的通态压降为零，阻断时电阻为无穷大，并认为IGBT导通与关断瞬时完成；而且接触网电压是理想的正弦波，所以将电源装置的输入用正弦交流电源来代替；主电路滤波参数为L=9 mH，C=2 814μF.根据以上假设，建立主电路的仿真模型如图2所示。

　　图2 客车DC600V供电电源主电路仿真模型