作者：常州軌道牽引研發(fā)中心 魏冬 　

    摘 要：介紹了以tms320f2407dsp為控制核心的鐵路客車輔助電源系統(tǒng)的設計。設計采用了先進的svpwm控制策略，借助于tms320f2407dsp芯片強大的控制功能，運用實時算法，增強了整個系統(tǒng)的快速反應能力．提高了客車輔助電源系統(tǒng)的安全性和可靠性。簡要地介紹了輔助電源系統(tǒng)的組成以及dc／dc模塊和dc／ac模塊主電路的結(jié)構(gòu)和工作原理，詳細介紹了系統(tǒng)的控制思想并介紹了軟件編程的流程圖。結(jié)合在運用中遇到的實際問題，介紹了改進的方法和效果。

    關(guān)鍵詞：輔助電源；數(shù)字信號處理；空間矢量控制

    引言

    隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，鐵路客車在確保安全的前提下，如何利于環(huán)保，提高客車服務質(zhì)量也越來越引起人們的關(guān)注。旅客列車的主要輔助設備有空調(diào)系統(tǒng)、影視系統(tǒng)及車內(nèi)照明等，這些裝置的配備能改善乘車環(huán)境，使旅途更加舒適。

    目前，我國電氣化鐵路旅客列車輔助電源系統(tǒng)大都采用dc 600v供電制式，即機車通過受電弓從高架線上輸入25 kv交流電，經(jīng)過變壓器降壓后再整流為dc600v，采用母線方式提供給各節(jié)車廂。本文介紹的輔助電源系統(tǒng)就適用于dc 600v供電制式的空調(diào)客車以及具有相應供電制式的動車組。其主電路采用高頻變壓器使輸出與輸入600v母線隔離，其控制芯片采用了先進的dsp控制器。系統(tǒng)中的dc／dc變換器采用兩級轉(zhuǎn)換，前級采用boost變換器控制系統(tǒng)的輸出，后級采用諧振開關(guān)，提高了整個系統(tǒng)的效率。該系統(tǒng)具有實時控制、自保護、自診斷、自恢復、can、rs485／232通訊等功能。系統(tǒng)對短路、過壓、欠壓、過流、過熱、接地等故障具有功能強大的診斷系統(tǒng)，從而提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性，同時也增強了系統(tǒng)的可維護性。

    l 基于dsp的機車輔助電源系統(tǒng)軟硬件設計

    1.l 主電路

    主電路由一個dc／dc變換器和一個三相逆變器構(gòu)成。dc／dc變換器采用了帶高頻變壓器的充電技術(shù)，一路輸出直接給蓄電池充電，另一路輸出600 v供給三相逆變器。三相逆變器采用的是空間矢量逆變技術(shù)。系統(tǒng)主電路如圖l所示。

    l.2控制電路結(jié)構(gòu)

    控制電源由dc llov電源供電，通過系統(tǒng)內(nèi)部的電源模塊將dc llov分別變換為dc 24 v，dc±15v，dc 5 v，為控制芯片提供5v電源，為測量系統(tǒng)提供±15v電源，為驅(qū)動電路提供24v電源。系統(tǒng)工作時dsp，根據(jù)采集到的輸入電壓、電流、輸出電壓、電流、散熱器溫度以及頻率設定自動選擇工作模式進行工作，控制系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)如圖2所示。

    1.3 系統(tǒng)工作原理及軟件說明

    l.3.1 dc／dc模塊的工作原理

    如圖3所示，dc／dc模塊由3部分組成，分別為升壓電路，諧振電路和整流電路。在系統(tǒng)啟動階段，s1、s2的占空比保持在50％，系統(tǒng)根據(jù)檢測到的蓄電池充電電流和電池電壓逐步調(diào)整s3、s4的占空比，使輸出到蓄電池上的電壓穩(wěn)定在設定值(一般為dc 120 v)。啟動結(jié)束后，系統(tǒng)將固定s3、s4的占空比，并根據(jù)蓄電池充電電流和蓄電池電壓、600 v輸入電壓、蓄電池溫度補償特性等動態(tài)地調(diào)整s1、s2的占空比，使蓄電池的電壓嚴格符合充電特性曲線。充電特性曲線由蓄電池廠家提供，不同廠家要求的充電特性曲線不盡相同。dc／dc模塊程序流程簡圖如圖4所示。

    1.3.2 三相逆變器的工作原理

    三相逆變器電路圖如圖l所示。其輸入600v由dc／dc模塊提供，由于dc／dc變換器緩慢啟動，其輸出電壓也是緩慢上升，所以逆變器輸入電壓(變壓器輸出整流后)也緩慢上升，因此該