基于DSP的铁路客车帮助电源体系的计划

    先容了以TMS320F2407DSP为控制内核的铁路客车帮助电源体系的计划。计划采取了先辈的SVPWM控制战略，借助于TMS320F2407DSP芯片强大的控制成果，运用及时算法，加强了整个体系的快速反响本领．进步了客车帮助电源体系的寂静性和可靠性。扼要地先容了帮助电源体系的构成以及DC／DC模块和DC／AC模块主电路的结会商事变原理，细致先容了体系的控制头脑并先容了软件编程的流程图。连合在运用中遇到的实际题目，先容了改造的要领和结果。

    小序

    随着百姓经济的生长，铁路客车在确保寂静的条件下，怎样利于环保，进步客车办事质量也越来越引起人们的存眷。游客列车的重要帮助配置有空调体系、影视体系及车内照明等，这些装置的配备能改进乘车环境，使旅途越发安宁。

    如今，我国电气化铁路游客列车帮助电源体系多数采取DC 600V供电制式，即机车通过受电弓从高架线上输入25 kV交换电，颠末变压器降压后再整流为DC600V，采取母线方法提提供各节车厢。本文先容的帮助电源体系就实用于DC 600V供电制式的空调客车以及具有相应供电制式的动车组。其主电路采取高频变压器使输出与输入600V母线断绝，其控制芯片采取了先辈的DSP控制器。体系中的DC／DC更改器采取两级转换，前级采取Boost更改器控制体系的输出，后级采取谐振开关，进步了整个体系的服从。该体系具有及时控制、自掩护、自诊断、自规复、CAN、RS485／232通讯等成果。体系对短路、过压、欠压、过流、过热、接地等妨碍具有成果强大的诊断体系，从而进步了体系的寂静性和可靠性，同时也加强了体系的可维护性。

    l 基于DSP的机车帮助电源体系软硬件计划

    1.l 主电路

    主电路由一个DC／DC更改器和一个三相逆变器构成。DC／DC更改器采取了带高频变压器的充电技能，一起输出直接给蓄电池充电，另一起输出600 V提供三相逆变器。三相逆变器采取的是空间矢量逆变技能。体系主电路如图l所示。

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    l.2控制电路布局

    控制电源由DC llOV电源供电，通过体系内部的电源模块将DC llOV分别更改为DC 24 V，DC±15V，DC 5 V，为控制芯片提供5V电源，为丈量体系提供±15V电源，为驱动电路提供24V电源。体系事变时DSP，根据征求到的输入电压、电流、输出电压、电流、散热器温度以及频率设置主动选择事变模式举行事变，控制体系的电路布局如图2所示。

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    1.3 体系事变原理及软件阐明

    l.3.1 DC／DC模块的事变原理

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如图3所示，DC／DC模块由3部分构成，分别为升压电路，谐振电路和整流电路。在体系启动阶段，S1、S2的占空比保持在50％，体系根据检测到的蓄电池充电电流和电池电压渐渐调解S3、S4的占空比，使输出到蓄电池上的电压稳固在设置值(一样平常为DC 120 V)。启动结束后，体系将牢固S3、S4的占空比，并根据蓄电池充电电流和蓄电池电压、600 V输入电压、蓄电池温度补偿特性等动态地调解S1、S2的占空比，使蓄电池的电压严格切合充电特性曲线。充电特性曲线由蓄电池厂家提供，差别厂家请求的充电特性曲线不尽雷同。DC／DC模块步伐流程简图如图4所示。

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    1.3.2 三相逆变器的事变原理

    三相逆变器电路图如图l所示。其输入600V由DC／DC模块提供，由于DC／DC更改器迟钝启动，其输出电压也是迟钝上升，以是逆变器输入电压(变压器输出整流后)也迟钝上升，因此该三相逆变器节流了传统逆变器前级预充电电路。在体系事变时，逆变器检测到DC 600 V输入大于便是600V时，三相逆变器根据体系输出模式请求(模式决定电压和频率)启动三相逆变器，输出三相380 V提供客车空调。三相逆变器根据DC／DC直流电压输入值，采取空间矢量的方法对600V直流举行逆变。空间矢量逆变方法的电压利用率最高。三相逆变器的简明步伐流程如图5所示。

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    2 试验与改造

    在举行实际装车试验时，发明体系与机车DC600V整流电源不相立室，从而在配置启动时引起600 V干线电压和电流的颠簸，影响了帮助电源体系的正常运行。试验波形如图6所示。

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    图6中，纵坐标200V／diV，横坐标50ms／div。上面的曲线为帮助电源启动时，DC600V母线电压的波形，颠簸幅度高出了200V，颠簸频率约在6Hz。下面的曲线为DC 600V母线电流的波形，颠簸幅度将近40A。并且电压、电流波形的相位差靠近90°，即帮助电源体系表现出的功率因数很低。如许的颠簸使母线电压刹时高出了帮助电源体系的过压值和欠压值，配置举行掩护从而无法正常事变。阐发缘故起因，一方面机车DC600V整流电源冗余量不敷，各节车厢配置同时启动时的电流较大，导致DC600V电压颠簸，另一方面，帮助电源的功率因数较低，也影响了DC 600V电源的利用率。

    针对这种环境，对机车DC600V整流电源举行了改革，并对帮助电源体系的控制部分也举行了改革，在软件中参加了PFC(功率因数校正)控制，使体系出现出阻性负载的特性，即运行中DC600V电压和电流险些同相位，颠簸控制在容许的范畴之内，体系的启动和运行有了底子的好转。改造后的输入电压、电流波形如图7所示。

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    3 结语

    本体系为我公司与德国SMA公司连合开辟研制的新型DC600V客车帮助电源体系，已在郑州铁路局武昌车辆段，武昌-西安、汉口-深圳的客运列车上利用，如今运行状态精良。