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数字控制铁道客车充电机的设计与研究
| 论文题名： | 数字控制铁道客车充电机的设计与研究 |
| 关键词： | 铁道客车;充电机;全桥变换器;数字控制;移相全桥软开关 |
| 摘要： | 铁道客车的供电技术是列车安全、舒适运行的基本保障。经过不断发展，我国铁道客车目前主要采用DC600V电压等级的机车供电方式。列车上的DC600V/DC110V充电机主要为车载蓄电池充电，同时还负责向车上的照明、控制系统等DC110V设备供电，是现代新型客运列车不可或缺的供电设备，充电机性能的优劣直接决定了列车的乘坐舒适度和运行稳定性。因此，对充电机进行研究对于列车的电气化发展具有重要意义。本文根据充电机的参数指标，设计了一种数字控制型的充电机。 首先，本文根据充电机的设计要求，对其主电路拓扑进行了选型，并介绍了所选拓扑的工作原理。由于充电机的功率较大，同时为了达到较高的转换效率，本文选用移相全桥软开关变换器作为主电路拓扑。其中，副边整流拓扑选用了全波整流电路;DC-DC变换拓扑选用了的滞后桥臂串联二极管型移相全桥ZVZCS变换器。 其次，按照充电机的参数指标，对主电路中的元器件进行了选型计算，并对充电机控制系统中需要用到的信号采样、隔离驱动、硬件保护和辅助电源模块进行了硬件电路设计和说明。 再次，本文基于有效占空比的概念，在Buck变换器小信号模型的基础上，建立了移相全桥ZVZCS变换器的小信号模型，并推导出了有关的传递函数;由于充电机具有恒压输出和限流充电两种工作方式，本文采用了两种输出单闭环控制策略，并利用MATLAB中的SISOTOOL设计了这两种控制方式下的PI调节器的参数;使用PSIM搭建了充电机的闭环仿真模型，对主电路中的元器件参数和两种闭环控制模式的稳定性进行了验证，初步说明了设计方案的正确性。 最后，本文选用了TMS320F28335芯片来实现充电机的数字控制系统，给出了充电机软件系统的实现方案，并在组装完成的充电机样机上进行了实物测试。测试结果表明充电机实现了ZVZCS软开关，额定负载下的效率可以达到93％，两种闭环控制模式的调节性能均能满足要求。 |
| 作者： | 孟一 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 关振宏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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