25T型空调客车DC600V／DC110V8kW充电系统应用研究

2 系统组成
该25T型空调客车DC600V／DCI110V 8 kW充电系统是由单机和机柜两大部分组成，其中，单机部分主要有主电路和控制电路；机柜部分包括对外进线端子、输入输出回路熔断器和控制用的空气开关等。
2．1 PWM高频桥式逆变主电路分析及实现
DC600V／DC110V 8 kW充电系统输入电压为DC600 V，功率为8 kW，采用适应高压变换的桥式整流电路和大功率DC／DC变换电路，图1为系统PWM高频桥式DC／DC变换的电路原理图。整个系统由输入隔离、滤波和缓冲电路组成。逆变桥由4只IGBT组成，高频变压器传输功率，变压器输出经高频整流和滤波后，供给直流负载和蓄电池。图2为由V1-V4构成DC／DC变换的主电路的控制逻辑和变压器原副边电压逻辑波形图：t1-t2区间内，V1和V4导通，变压器原边电压为正相电压；t3～t4区间内，V2和V3导通，变压器原边电压为反相电压。

图3为25T型空调客车DC600V／DC110V充电系统主电路。分析图2、图3可知，开关元件IGBT功率模块(V1、V2)高频变压器的初级经隔离直流电容C8和电感L2接电桥的对角线。变压器次级接全波整流器(V56)和滤波器L3、C9、C10输出119～123 V直流电。主控制电路使用移相控制集成电路，UC3875(UC2875)为控制器件，输出两组(A－B，C－D)180°互补且滞后、时间可调的IGBT栅极触发信号。进一步分析可知，系统在t2～t3区间内所有IGBT都不导通，这段时间称为“死区”，以防止上下桥臂的两只IGBT同时导通而造成桥臂“贯通”短路。

系统在设计时考虑充电器用的IGBT一般采用双单元，即在一个模块集成上下桥臂两个IGBT，电路结构虽然简单，但由于IGBT作频率很高，一般均在20 kHz左右，因此其开关损耗大，散热困难。为解决高频的开关损耗问题，系统采用移相技术实现IGBT的准软开关控制。移相软开关电路具有工作频率不变、控制简单、效率高、干扰小等优点。移相控制原理：利用变压器漏感和IGBT结间的电容谐振，漏感LK储能向电容C释放过程中，使电容C的电压逐步下降到0，二极管VD导通，创造0电压开关(ZVS)条件，电路中其他电感、电容元件是为获得可靠的零电压开关而设置的。电桥左右两个桥臂的上下两个开关管(V1和V2，V3和V4)施以180°互补的驱动信号，上下两管180°互补导通。除上下两管导通的死区外，电路中总有两个开关管同时导通，共有4种导通组合，即V1和V4，V4和V2，V2和V3，V3和V1，并按此顺序周而复始。其中V1和V4，V2和V3组合导通(即对角线导通)时，全桥电路给出能量，而V3和V1，V4合V2组合导通(即上桥臂两管或下桥臂两管同时导通)时，全桥电路处于续流状态不输出能量。调节这两种组合的时间比例，即移相角，变压器得到一个交变的PWM电压，从而调整输出电压、电流。