DC600V列车供电辅助电源系统研制与开发

摘要

随着人们对列车供电系统要求的日益提高，乘客对乘车安全性、舒适性也提出了新的要求，因此，列车辅助电源的功能也日益增加。列车供电装置将受电弓接受的25kV单相高压交流电经降压、整流、滤波后变成600V直流电，从而向空调客车供电。空调客车通过配电柜将600V直流送入空调逆变电源装置，并使600V直流电逆变成三相50Hz交流电AC380V。AC380V交流电向空调装置、电开水炉等三相交流用电负载供电，同时，将单相AC220V变换成为DC24V和DC12V电压，供列车控制类用电设备使用。
　　DC600V直流电经过三相逆变电路转化为三相交流电，并将其输送至列车负载，从而使得列车内部电器可采用居民用电器，这将大大增加车内用电设备的通用性;从逆变电路而来的220V交流电经过整流和半桥式电路的转化，得到了+12V电源，满足了列车各种辅助控制电路的用电需求。
　　论文首先对DC600V列车供电辅助电源系统进行了整体框架的设计，确定了系统整体方案和列车供电电路的设计方案。其次，论文分别对系统中逆变电路和辅助开关电源电路进行了研制，选择三相半桥式逆变电路为系统逆变主电路，选择空间矢量控制(SVPWM)为系统的控制方案。最后，论文对DC600V列车供电辅助电源系统进行了样机研制与测试，主要包括DC600V列车供电系统样机和辅助电源样机的研制，其中列车供电系统样机是根据实际工程项目而得到的，介绍了样机的主要构成;而辅助电源样机的研制则包括样机原理图、PCB图与实物图，并对辅助电源样机进行了输入、输出和负载下电压调整特性测试与分析。试验证明，本样机具有一定的实用性，具备实际工程应用的潜力与前景。

目录

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摘要

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附表索引

第1章 绪论

1．1 课题背景

1．1．1 DC600V列车及其辅助电源

1．1．2 三相逆变技术以及控制方法国内外研究现状

1．1．3 开关电源技术发展现状

1．2 开关电源的特点

1．2．1 常用开关电源的不足

1．2．2 半桥式开关电源的特点

1．3 论文的主要工作

第2章 DC600V列车供电辅助电源系统设计

2．1 DC600V列车供电辅助电源系统概述

2．1．1 需求分析

2．1．2 系统的功能

2．1．3 系统的技术指标

2．2 DC600V列车供电辅助电源系统整体方案设计

2．3 DC600V列车供电电路设计

2．4 本章小结

第3章 DC600V列车供电辅助电源系统逆变电路及其控制方法的研究

3．1 逆变电路总原理图

3．2 逆变电路拓扑结构选择

3．3 三相半桥逆变电路

3．3．1 三相半桥逆变器工作原理

3．3．2 高频开关器件的选择

3．3．3 缓冲电路设计

3．3．4 输出电路设计

3．4 逆变电路的控制方案

3．4．1 空间矢量调制技术(SVPWM)原理

3．4．2 电流型逆变器的三逻辑空间矢量调制

3．4．3 三相电源型逆变器建模及控制

3．5 三相半桥式逆变电路仿真

3．6 本章小结

第4章 DC600V列车供电辅助电源系统辅助电源电路研究

4．1 辅助电源电路总体设计

4．2 整流电路设计

4．2．1 整流电路设计

4．2．1 输入滤波电容的选择

4．3 主电路设计

4．3．1 主电路的设计

4．3．2 半桥变压器的设计

4．4 驱动电路的设计

4．5 控制电路的设计

4．5．1 控制电路的实现

4．5．2 控制芯片的功能

4．5．3 电压反馈取样电路设计

4．5．4 芯片外围电路设计

4．6 输出电路的设计

4．6．1 输出级电路设计

4．6．2 输出滤波电感的选择

4．6．3 输出滤波电容的选择

4．7 本章小结

第5章 DC600V列车供电辅助电源系统样机研制与测试

5．1 DC600V列车供电系统样机

5．2 辅助电源样机研制

5．2．1 样机的PCB制作

5．2．3 样机的实物

5．3 辅助电源样机测试

5．3．1 输入电压调整特性测试与分析

5．3．2 输出电压调整特性测试与分析

5．3．3 负载下输出特性测试与分析

5．4 本章小结

结论

参考文献

致谢

附录