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数字PWM软开关大功率电源设计与实现
| 论文题名： | 数字PWM软开关大功率电源设计与实现 |
| 关键词： | 电力机车;移项控制变换器;零电压开关;零电流开关;补偿网络;软开关电源 |
| 摘要： | 电力机车DC110V电源是一种为电力机车控制系统提供电源的重要电气设备，它的可靠性直接关系到列车的安全运行。由于电力机车对DC110V电源在体积和效率上有极高要求，论文采用软开关技术研制了一台新型的DC110V大功率电源。 论文分析了电力机车对DC110V电源的性能要求和技术指标及软开关技术的特点，设计了一个基于软开关技术的电力机车控制电源技术方案。论文分析比较了软开关电源的主要电路拓扑的结构与特点，选用零电压零电流开关(ZVZCS)PWM全桥变换电路作为电力机车DC110V电源的拓扑电路。论文分析研究了ZVZCSD变换器的工作过程，通过增加一个辅助电容并利用高频变压器的漏感的方法设计了开关电源的主电路拓扑，研究并建立了该电源实现超前桥臂的零电压开关(ZVS)，和滞后桥臂的零电流开关(ZCS)的条件。根据机车DC110V电源的技术指标，论文对所设计的软开关电源的主电路进行了参数计算及关键元器件的选型，并对高频变压器进行了详细的设计。 论文分析比较了软开关电源的控制系统，采用模块SKHI22A设计了IGBT管的驱动电路，采用单片机ATmegal28设计了电源的控制电路，并设计了电源的控制软件。论文采用数字PID调节器实现了电源的电压闭环控制，为有效的实现PID参数的整定，论文对整个电源控制系统建立了小信号模型，采用基于主导极点配置方法设计了电源闭环PID控制器参数，从而提高了电源的稳态性能和动态性能，提高了稳态时输出电压的精度和稳定性。 为验证所设计电源的正确性，论文最后建立了PSPICE环境下的仿真模型，对上述控制算法进行了仿真，并采用所设计的电路试制了一台功率为8kW、工作频率为20kHz的机车用开关电源装置。仿真和样机的实验结果均表明该设计是正确和有效的。与以往的ZCZVS PWM全桥变换器相比，论文提供了一种较为实用的电源设计方法，所提出的新颖变换器具有电路结构简单、整机效率高等优点，这使得它特别适合高压大功率的应用场合。 |
| 作者： | 段炼 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 王辉;刘豫湘 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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