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高频链车载逆变电源的研究与设计

张敏  
【摘要】: 目前高性能车载逆变电源拥有着广阔的市场需求。随着高频链逆变技术的飞速发展和数字控制技术的不断成熟,车载逆变电源的小型化和高效化已成为可能。 本文首先阐述了高频链逆变技术产生和发展,分析了几种具有代表性的电压源和电流源高频链逆变技术的优缺点。同时介绍了逆变器数字控制技术的研究现状。在这些基础上,本文提出了课题的主要研究内容。 在电气方案设计部分中,首先分析了全桥直流变换的工作原理和单极性SPWM逆变原理。并通过对两种电压源高频链逆变器的比较,确定采用容易实现的单向型高频链逆变器结构。从而确定了电源的主电路及整个系统的电气方案。 在硬件设计和仿真验证部分中,首先根据电气方案将硬件系统分为前级DC-DC硬件设计、高频变压器设计和后级DC-AC硬件设计。然后对前级DC-DC和后级DC-AC进行电路参数计算、器件的选择、主电路和控制电路的设计。并使用Saber仿真软件验证已经设计好的方案。高频变压器设计部分通过面积乘积法算得变压器的磁芯型号、绕线规格和绕制方法。最后计算变压器的损耗和温升,确定设计变压器的可用性。 在逆变电源的控制系统设计部分中,首先对已设计好的逆变器主电路进行建模,再采用状态空间平均法对逆变系统的数学模型进一步简化,建立逆变器的小信号模型。对电源系统进行分析,选择合适变量设计一个稳定性好、动态响应快的电压电流双闭环控制。最后得到电压电流双闭环控制方法的dsPIC实现。 在软件设计部分中,首先进行了开环系统软件设计和电压电流双闭环控制系统软件设计。最后给出了实验结果并对实验结果进行分析。


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