輕軌車應急通風電源前級DC／DC變換器研制

通過對比可見，拓撲Ⅲ箝位吸收效果最好，拓撲Ⅱ箝位吸收效果比拓撲I稍好。
2．3 吸收電路結構和參數(shù)選擇
RCD吸收電路的基本工作原理：整流二極管反向恢復過程中，變壓器漏感和電路寄生電感與二極管結電容諧振，使二極管承受反向尖峰電壓；當電壓尖峰高于RCD電路中uCs，由于電荷守恒，Cs與二極管結電容按容量比例分配電荷；Cs往往遠大于結電容，因此相當于把峰值電壓箝位至：

式中：Ucm為Cs半周起始電壓；Qrr為反向恢復電荷。
對于RCD吸收電路，當RsCs乘積較大時，Cs的放電速度慢，在半個周期內無法下降到Uin，因而Uc高，但由于其Rs較大，損耗會相對較小，稱為弱吸收，反之則稱為強吸收。
RCD吸收電路穩(wěn)定工作時，其電壓和能量是平衡的，即Cs箝位上升的電壓必須在半個周期內通過Rs釋放掉，而且電壓尖峰的能量必須被Rs
吸收。若Rs增大則放電變慢，根據(jù)平衡條件，Us會被抬高，而Rs上的損耗會減小。
該設計由于開關頻率很高，為50 kHz，要求Cs放電時間很短，否則極易進入弱吸收狀態(tài)，抬高Uc。因此需結合開關管的工作情況確定吸收電路的工作狀態(tài)，并結合發(fā)熱情況綜合考慮Rs，Cs的取值。
在初級MOSFET兩端添加RCD吸收電路，因輸入電壓僅為24 V，產生峰值較小，在Rs上產生的損耗相對很小。因此選擇拓撲Ⅲ，并選取阻值較小的Rs和容值較小的Cs，使RCD吸收電路工作在強吸收狀態(tài)，從而最大程度限制電壓尖峰。根據(jù)實驗結果，兼顧吸收效果和溫升，選Rs為300Ω／8 W的功率電阻，Cs為1 000 pF／100 V的CBB電容。
在次級整流橋后添加吸收電路，整流二極管兩端電壓尖峰很大，同時由于輸出電壓很高，若采用拓撲Ⅲ，將產生巨大的損耗，因此將其排除。
對于拓撲I，Ⅱ，若Rs取值很小，損耗也會非常嚴重，因此Rs必須取較大的阻值，使系統(tǒng)工作在弱吸收狀態(tài)。在此狀態(tài)下RsCs越小，Uc越小，因此選擇Cs容值時應盡可能小，但必須保證Cs的容量足以吸收尖峰電壓。通過實驗，綜合考慮吸收效果和發(fā)熱情況，Rs選取10 kΩ／50 W的鋁殼電阻，Cs選擇4700 pF／1 kV的高頻吸收電容。為彌補吸收效果的不足，在RCD吸收旁并聯(lián)RC吸收電路，R選擇10kΩ／50W的鋁殼電阻，C選擇4700pF的高頻吸收電容。
在選定參數(shù)情況下，次級RCD吸收電路采用拓撲I，Ⅱ，Ⅲ的Rs10 min溫升分別為15℃，18℃，55 ℃；Uc分別為960 V，938 V，930 V?？紤]吸收效果和電阻的發(fā)熱情況，選擇拓撲Ⅱ吸收電路。

3 實驗驗證
圖4為優(yōu)化后的主電路。DC／DC變換器的輸出功率為1 kW，輸出電壓為500～650 V，根據(jù)P=UI，可得Io為1．54～2 A。輸入電壓為24 V，波動范圍為18～30V，可得初級電流有效值為33．3～55．6A?？梢姵跫壒ぷ髟诘蛪捍箅娏鳡顟B(tài)，次級工作在高壓低電流狀態(tài)，器件的選型就是基于該計算結果。

選擇150 A／100 V的MOSFET作為開關管，二極管選用FFPFF10F150S，其主要參數(shù)10 A／1．5 kV，變壓器匝比為3：100，Lf=6 mH，G選1μF／1 kV的CBB電容。C1選擇1 000μF／100V的電解電容，C2選擇200μF／1 kV的電解電容。