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基于全桥移相直流变换器的组合式充电电源
| 论文题名： | 基于全桥移相直流变换器的组合式充电电源 |
| 关键词： | 电机车;多重组合结构;均压前馈;移相全桥变换;组合式充电电源 |
| 摘要： | 电机车作为一种轨道车辆运输设备在诸多行业中得到了广泛的应用。近年来在采矿业中,由于生产安全的需要,用蓄电池电机车替代架线式电机车成为技术改造的热点,而充电机是蓄电池电机车所必须的配置。目前使用的电机车充电机主要采用可控整流技术,它体积大、谐波含量高、功率因数低。为克服上述缺点,亟需研制一种基于高频开关变换技术的高性能充电电源。 矿用电机车充电机的工作电压为三相660V且工作环境中瓦斯含量很高,容易发生爆炸,所以必须将充电机完全密封。这就对充电机的结构设计提出新的要求,既要满足高电压的标准,又要满足高频、高效的要求。为了解决高电压问题,提出了采用组合式变换器单体串并联的系统结构方案。为提高单体效率,对不同的变换器拓扑进行对比分析,采用一种带箝位二极管和辅助电感的移相全桥软开关拓扑,详细分析了其工作原理,设计了具体电路,对电路相关器件及有关参数进行了选择和计算,并用PSPICE软件对单体工作过程进行了仿真。 针对多个变换器单体串联时可能会出现的输入电压不均的问题,在充电机的输入直流侧引入了均压前馈控制。分别设计了基于PI环和单片机的均压控制电路,并对两种控制电路的工作原理和优缺点进行了对比分析。设计了独立电流内环和公共电压外环以实现恒流限压的输出特性,通过分析电流内环的幅频特性和相频特性对PI参数进行了计算。 结合充电机的充电要求,利用PIC单片机实现了充电机的智能控制,使充电机能够按三阶段充电法进行充电。 研制了一台两单元充电电源样机并对其进行了实验测试。测试结果表明:变换器单体间能够实现输入电压的均压;在1/4载到满载区间内变换器单体效率不小于96％,利于充电机在密封条件下的正常工作;输出电压和输出电流波动率不大于10%,符合充电机对输出电压、电流纹波的要求。 |
| 作者： | 张智杰 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 杨世彦 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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