基于DSP控制的25Hz逆变电源抗负荷冲击策略

　　0 引言

　　25Hz逆变电源是铁路区段信号中的供电设备，分别向轨道回路和局部回路供电。由于它是整个铁路区段中的关键设备，因而在电压稳定度、波形畸变以及可靠性上有非常严格的要求。特别是在可靠性上，它要求在负载过载、变压器接入、负载短路这样的冲击情况下都不应造成设备的损坏，并要求能够承受长期短路这样的极端故障。但是，由于功率半导体器件的过载能力差，当负载短路或者接入变压器这样的冲击性负荷的时候，必将导致器件的损坏。因而，对接入冲击性负荷时进行保护是必不可少的。

　　基于传统模拟保护方法的不足，本文提出了一种通过计算等效输出阻抗来对冲击负荷进行相应保护的策略，依靠DSP控制的灵活性，能够对短路、变压器接入以及过载等进行不同程度的保护，并能承受长期短路这样的故障，实验证明它是一种有效的保护策略。

　　1 传统抗负荷冲击策略

　　单相逆变器主电路结构如图1所示，控制电路根据输出电压和电感电流，来控制功率器件的开通与关断，输出电压经过一级LC滤波以后，就得到了高质量的正弦波。

图1 单相SPWM逆变器主电路原理图

　　传统的保护策略有如下几种。

　　1.1 降低输出电压

　　降压方法是在检测到输出过载电流以后，立即将电压的参考值拉低，这样，便软化了冲击电流。由于电路检测的是电流的瞬时值，因而电路响应快，能对恶劣的电流冲击进行有效的保护。当冲击消失时，电路又能自行恢复正常的输出电压。

　　但是，由于降压电路是事先设计好降压值的，为了适应大的冲击，必须将设定值定得很低，对轻度过载情况而言，这种保护是过度的。而对于像短路这样的冲击，这种方法又起不到有效的保护作用。

　　1.2 加入滞环的瞬时值限流电路

　　这种方法是当检测到输出电流超出设定值I1时，就封锁开关管的门极信号，迫使电流下降，当电流下降到另一设定值I2时，便把封锁信号撤掉，让电路继续正常工作，当电流再次超过设定值I1时，便再次加入封锁信号，如此重复进行。实际上这就是将输出电流通过滞环比较器来控制封锁信号。相对降压电路来讲，它能够根据不同的冲击使电压下降到适宜的程度，而且，它可以对短路等大冲击起到有效的保护作用。

　　由于滞环比较器的开通和封锁工作在高频状态，因此，这种方法将有可能导致开关管的超高频工作，这对于开关器件来说是相当危险的，当出现长期短路这样的故障时，这种方法就不能对设备起到有效的保护作用。