电气化铁路用单相的充电电源制造技术

一种电气化铁路用的充电电源，包括主开关管、辅助开关管、变压器、输出电路，其特征在于主开关管构成全桥开关电路，连接在变压器原级输入端，辅助开关管并联在全桥开关电路上，其结点与变压器原级中心抽头连接。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种充电电源，特别是一种电气化铁路用单相的充电电源。此外，对于高频开关电源，有如下理论公式NpNs=VpVs]]>(公式1)Np=(Vp)1044f*Bmax*Ae]]>(公式2)Vs=0.25L*Iouttoff]]>(公式3)其中Np变压器的原边匝数Ns变压器的次边匝数Vp原边输入电压Vs次边输出电压f开关电源频率Bmax变压器最大磁通密度Ae变压器有效截面积Iout输出电流toff主开关管最大死区时间由公式中可以得知在输出滤波电感、工作频率等参数不变的情况下，高频开关电源的输出和主变压器变比、系统的输入电压、开关管的最大死区时间有关系，由于铁路电源的特殊性，其输入电压变化范围经整流滤波后在216～300VDC(在带载条件下)的范围内，而要求输出的充电电压范围则是180～300VDC的范围，从以上的比较可以看出，为了满足上述范围变压器的变比Np/Ns不可能很大，所以为保证电源系统的源效应和负载效应包括对干扰的处理只有通过PWM即脉宽调制来处理，而对于全桥开关电路的50％以下的占空比调节范围在保证最大死区时间的条件下来保证源效应和负载效应就显的力不从心了，这也正是目前的铁路开关电源输入范围窄、易损坏主开关管、输出电流小的主要原因。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种电路结构改进的充电电源，解决高频开关电源在铁路系统应用上的诸多问题，增加铁路系统运行的可靠性，提高我国铁路电气化的技术水平。本技术包括主开关管、辅助开关管、变压器、输出电路，其中，主开关管构成全桥开关电路，连接在变压器原级输入端，辅助开关管并联在全桥开关电路上，其结点与变压器原级中心抽头连接。本技术包括主开关管(V1，V2，V3，V4)，辅助开关管(V5，V6)，主变压器T，输出整流管(D1，D2)，滤波电路LC。其中，V1、V2，V3、V4，V5、V6分别串联后并接在输入电压两端。主开关管(V1、V2)上的一结点与变压器T原级的一个输入端连接，主开关管(V3、V4)上的一结点跟变压器T原级的另外一个输入端连接，辅助开关管(V5、V6)连线的结点与变压器T原级的中心抽头相连接。其中输出电路由输出整流管、LC电路连接构成。本技术解决了铁路牵引电网要求单相输入，变化范围宽但输入、输出变比接近等问题，适用于铁路牵引电网的特殊状况，具有很强的实用性。线路简洁，控制可靠，成本低，并基于原有成熟的可靠性较高的全桥电路模式上，工作稳定。增大模块单元的输出功率较易实现(1.5KW以上)。具备高频开关电源的所有相关优点。模块单元可并联扩容，增大了输出功率，又有N+1冗余，提高了可靠性，并易实现上位计算机的智能控制。本技术没有使用常规的在控制回路中加PFM即频率调制的方法来解决PWM即脉宽调制的占空比调节范围不足的问题，原因在于PFM和PWM在闭环控制模式上的响应不同，极易造成互相干扰，特别是在输出轻载和重载的条件下，会影响电源的整体性能，并且势比提高了控制回路的复杂程度，降低了可靠性。本技术利用辅助开关管(V5～V6)，和主开关管(V1～V2)相配合，而主开关管(V1～V4)构成典型的全桥开关电路，根据输入电压的高低和输出功率的大小决定其工作状态。例如当输入电压处于216～260VDC时，辅助电路(V5～V6)导通，主开关电路(V1～V2)关闭，变压器T处于升压变比状态；当输入电压处于260～300VDC时，主开关电路(V1～V2)导通，辅助电路(V5～V6)关闭，变压器T处于降压变比状态，即相当于通过改变变压器T的Np/Ns的值来弥补PWM即脉宽调制的占空比调节范围不足的问题，由于系统的控制特性、最大死区时间、频率、开关管承担的di/dt和dv/dt等工作参数都没有改变，故而在保证电源各项性能的前提下，单台单相输出功率可达1.5KW以上，并且能够承受铁路电网的复杂电磁环境。主开关管的特征在于V1～V4构成典型的全桥开关电路，V5～V6为辅助开关管，其性能参数与V1～V4一致，根据输入电压的高低和输出功率的大小决定是V5～V6和V3～V4导通还是V1～V2和V3～V4导通。主变压器T的特征在于原边中心有抽头，其变比设计应满足216～260VDC和260～300VDC的两段变化范围以及最大输出功率的要求。输出滤波电感L的特征在于中心磁柱的气隙应在2.5mm以上，一般在2.8mm～3.0mm，以适应输入输出的大范围变化而不至于磁芯饱和，影响工作稳定性。主开关管可以是晶闸管、晶体管、MOSFET管、IGBT管等，主变压器T和滤波电感L的磁芯可以采用铁氧体、非晶态等材料。相应的，该技术也可以应用在要求系统变化范围宽但输入、输出变比接近的开关电源设计中。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电气化铁路用的充电电源，包括主开关管、辅助开关管、变压器、输出电路，其特征在于主开关管构成全桥开关电路，连接在变压器原级输入端，辅助开关管并联在全桥开关电路上，其结点与变压器原级中心抽头连接。2.根据权利要求1所述的电气压铁路用的充电电源，其特征在于输出滤波电感L的特征在于中心磁柱...

【专利技术属性】
技术研发人员：张杨，
申请(专利权)人：张杨，
类型：实用新型
国别省市：