机车逆变电源作为动车、普通列车供电系统的重要组成部分,其性能直接影响列车的稳定运行与乘客的人身安全,因此出厂前必须经过严格的带载测试。针对传统能耗型负载存在灵活性差、能耗高等问题,研制一种能模拟各种线性稳态负载,并将测试吸收电能回馈至逆变电源直流供电端的直流回馈型交流电子负载。
具体研究内容如下:
(1)以传统能馈式电子负载为基础,考虑被测逆变电源测试需求与电子负载工作环境,采用能量直流回馈方案,设计了以PWM整流电路为负载模拟单元、移相全桥变换电路为能量回馈单元的直流回馈型交流电子负载。分析了电子负载微机测试系统的整体构架与系统各部分的主要功能。
(2)阐述PWM整流器模拟不同稳态线性负载的原理,采用状态空间平均法建立负载模拟单元的数学模型。基于此模型建立负载模拟单元电流环采用PI控制器时的控制系统,采用典型Ⅰ型和Ⅱ型系统最佳整定法设计控制器参数。为提升系统负载模拟精度,引入比例谐振(PR)控制器作为系统负载模拟单元控制器,提高了系统对交流信号的跟踪能力。针对负载模拟单元锁相需求,设计了基于DFT算法的软件锁相环,仿真结果表明该锁相环能快速、准确获取输入电压的相位。
(3)分析能量回馈单元软开关实现所需的条件。利用状态空间平均法建立能量回馈单元数学模型。以此模型为基础结合能馈单元的控制目标,完成了能馈单元双闭环控制器的设计。分析能量回馈单元输入电压含有二次谐波的原因,设计数字陷波滤波器,有效滤除输入电压的二倍频谐波,改善系统回馈电流质量。
(4)根据电子负载技术指标,确定了主电路储能元件的参数与功率器件的型号。针对电子负载功能需求,设计以DSP与CPLD为核心的系统主控板,分析主控板中相关功能电路的工作原理,设计DSP软件控制程序。
(5)利用MATLAB软件搭建测试系统仿真模型,仿真结果表明设计方案正确合理。
销售总监