【铁路客车DC600V电源充电机的闭环控制设计与仿真分析1100字】

铁路客车DC600V电源充电机的闭环控制设计与仿真分析1.1仿真软件PSIM介绍PSIM是一种模拟应用软件包，它倾向于在电力电子和电动机控制领域使用。PSIM的全名是PowerSimulation。PSIM由SIMCAD和SIMVIEM组成。PSIM具有高速仿真，友好的用户界面和波形分析等功能，为电力电子电路的分析，控制系统设计和电动机驱动研究提供了强大的仿真环境。PSIM拥有强大的仿真引擎，其高效的算法克服了大多数算法的收敛未成功和仿真时间长的缺点，领取了广泛的应用。例如电力电子电路的分析，控制系统设计，电机驱动研究等公司的仿真器连接。PSIM的操作界面如图所示。图1.1PSIM操作界面图1.2移相全桥zvs信号模型建立根据变换器的工作原理，变压器的有效占空比受Llk漏感，Lr饱和电感，输入电压Vin，输出滤波电感电流iLf和变压器开关频率的影响。因此，变换器的小信号特性与滤波电感电流，输入电压Vin，一次电压占空比d，漏感Llk，饱和电感和开关频率的干扰密切相关。图1.2和图1.3分别是变流器的原理图和变压器一次侧和二次侧的占空比图。图1.2移相全桥zvsPWMDC/DC变换器原理图图1.3变压器原副边占空比对比图1.3闭环仿真模型的建立1.3.1仿真电路各部分介绍闭环仿真模型主要包括四个电路模块：全桥逆变、整流滤波、闭环PI、触发脉冲。下面将对这四个电路模块进行介绍。全桥逆变电路图1.4全桥逆变电路整流滤波电路图1.5整流滤波电路（3）闭环PI电路图1.6闭环PI电路（4）触发脉冲电路图1.7触发脉冲电路移相全桥ZVS仿真图如下所示：图1.8移相全桥zvs仿真图1.3.2波形分析随着S3开关管的导通和关断。超前臂中点电压会出现600V和0V两种电平，滞后臂也会出现600V和0V两种电平，如下图所示图1.9超前臂、滞后臂电平波形图所以Vab的波形就是Va-Vb的波形，会出现600，0，-600三种电平，所以变压器原边也会出现3种电平，图1.10为变压器原边的电压波形。图1.10变压器原边电压波形经变比为1.5:1的高频变压器后，电压的幅值变为上图的2/3,大致形状不变经过不可控整流后，电压波形如下所示：图1.11经变比为1.5:1的高频变压器后波形经过LC滤波后电压波形；图1.12经过LC滤波后电压波形触发脉冲部分反相输入端为一个锯齿波，因为后面有D触发器分频所以这里锯齿波的频率为开关频率的2倍，也就是36kHz。经过D触发器后分成两个18kHz的互补的PWM信号波用来驱动滞后桥臂的2个功率开关管。S1和S4的移相波形如下所示：图1.13S1和S4的移相波形S1和S3之间的死区：图1.14S1和S3之间的死区波形图超前臂的ZVS：图1.15超前臂的zvs波形图1.4仿真总结该电路输入电压为600V，输出电压为110V，完成了输出电压的闭环PI控制，开关管的开关频率为18kHz并实现了软开关，输出电压的纹波电压大约为5mv，所以纹波系数为0.004%，输出功率为7980W小于额定容量8kW，效率大于90%，所以该设计是符合设计要求的。1.5小结本章节对移相全桥zvsDC/DC变换器进行模型搭建与