地铁列车牵引变流器igbt驱动电源设计

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1、0l瓣溺鞣瑟酒蕊誊l曩誓≯萋警≯_一0lllllllllllll—删礓；萍地铁列车牵引变流器IGBT驱动电源设计黄涛吕红强张军贤(中国南车南京浦镇车辆有限公司，21003l，南京∥第一作者，工程师)摘要针对地铁列车牵引变流器IGBT(绝缘栅双极型晶关，从而有效地降低了电磁干扰(EMI)。其中的电源体管)驱动电源要求性能稳定、可靠的特点，研制了基于控制开关电路采用SENSEFETTM技术来监控漏电流芯片NCP1031反激型(Flyback)电源模块，并已通过了最后(NCP1031芯片的漏电流限制阈值为0．5A)，用于提的调试。试验结果证明，此电源模块符合设计要求。升能效。总的来说

2、，NCP1031芯片内部结合了1个关键词地铁列车；牵引变流器；驱动电源PWM(脉宽调制)控制器、1个开关管、1个高效高压中图分类号U231．8；TM46启动电路、1个保护电路。NCP1031芯片采用SO一8(贴片8脚)封装，其内部电路框图如图1所示。DesignofIGBTDrivingPowerofMetroTractionConverterNCP1031芯片内部具有电流限制带自适应前HuangTao．LnHongqiang，ZhangJunxian沿消隐(LEB)电路，从而不需外部传感元件；内部误AbstractAccordingtotherequirementsofsta

3、bleperform—anceandreliabilityofinsulatedgatebipolartransistor(IG—差放大器可做隔离或非隔离应用，高达1MHz的可BT)moduleintractionconverters，aFlybackpowermocb-编程工作频率减小了磁性元件的尺寸。NCP1031ulebasedonthecharacteristicsofcontrolchipNCP1031is芯片高达1MHz的工作频率和外部时钟同步，具有developedandhaspassedthefinalexperiment．Thetesting线路欠压过压锁定功

4、能；且内部具有逐个周期电流resultshaveprovedthatthispowersupplymodulecould限制电路、超温保护，内部有误差放大器，可用在隔complywiththedesignrequirements．离型DC／DC二变换器的次级偏压电源中。Keywordsmetrotrain；tractionconverter；drivingpowerNCP1031芯片方案减少了外部元件数，所以成First-author’SaddressCSRNanjingPuzhenCo．，Ltd．，本、装配时间和电路板空间均大为降低，在满足功能210031，Nanjing，C

5、hina需要的同时达到了体积最小。2驱动电源的设计及工作原理牵引变流器是地铁列车的核心装备，其技术复杂、可靠性要求高。地铁列车牵引变流器主要采用由于本驱动电源采用了反激型拓扑电路，故具IGBT(绝缘栅双极型晶体管)变流技术。为牵引变有结构简单、成本低、元器件少等优点。其主电路图流器设计一款性能可靠、稳定的IGBT驱动控制电如图2所示：电路输入设计为DC48V，输出为5路源是保证牵引变流器可靠、稳定运行的一个重要相互隔离的直流电源，其中3路输出是DC+24V，环节。另2路输出为DC一10V和DC+15V；输入端使本文根据牵引变流器IGBT驱动控制电源的要用由Cl1、L1和C12构

6、成的滤波电路；由于变压器求，研制了基于NCP1()31芯片的反激型电源模块作漏感的存在，在变压器上会造成电压尖峰，在电路中为牵引变流器的驱动控制电源。NCP1031芯片是可以用R11、C13以及D11构成的网络来钳位吸收美国安森美公司生产的超小型单片式高压开关稳压(其中D11应选用超快恢复二极管)。输出端采用器件，其性能稳定、可靠，是一款使用广泛的电源模肖特基二极管，以提高输出效率。块控制芯片。图3给出了NCP1031芯片的外围电路图。当NCP1031芯片(即U1)引脚6超过2．5V时，控制lNCP1031芯片的介绍芯片开始启动。由R12、R14和R15组成的电阻分NCP103

7、1芯片具有内部启动稳压器，直接采用压网络将芯片的欠压和过压电平分别设置在36V输入电压进行供电，还集成门驱动和200V电源开和64V。通过引脚8提供内部启动偏置并驱动恒·142·Q}城溺瓤锺交嗣~!t!{iiiliili0警誊曩誊誊一0ll_ll。0雌簿2)变压器的副边匝数ⅣVCC()R12U1C14>luukQ7-Ⅳp——_二6uv84卜————一式中：0．1uF／l00V圭14一}so——变压器二次侧输出电压；。——变压器二次侧整流二极管导通的正向1uF／100V圭亍Rl5+C1872n