应急电源车交流充电电源的设计(附件)

目录
1 绪论 1
1.1 选题的背景及意义 1
1.2 应急电源工作原理 1
1.3 应急电源技术发展趋势 1
1.4 本文主要研究内容 2
2 应急电源车交流充电电源单相逆变器主电路的设计 3
2.1 系统总体设计方案 3
2.2 电路拓扑结构选择 4
2.3 单相全桥SPWM逆变电路的设计 6
2.4 单相逆变器的控制方法 10
3 控制电路的设计 11
3.1 DSP选型 11
3.2 DSP芯片供电电路设计 12
3.3 驱动电路及其保护电路设计 12
3.4 控制算法 14
4 应急电源车交流充电电源单相逆变器的仿真 16
4.1 SPWM发生器的仿真模型 16
4.2 单相全桥SPWM 18
4.3 单相逆变器主电路仿真模型 22
5 实验结果与分析 23
5.1 阻性负载稳态实验 23
5.2 阻性负载动态实验 24
结论 25
致谢 26
参 考 文 献 27
1 绪论
1.1 选题的背景和意义
移动应急电源车[1]是这几年来出现的一种新型特种汽车。与传统汽车比较，移动应急电源车具备愈加强大的路面适应性，即便在野外环境下也能维持正常任务。对于移动应急电源车的移动性特点，十分适合野外勘探、电网铺设等行业的应用，并且在断电抢修等突发事情中也能有很好的表现。
随着社会的进步，人们在生活中用到的各式各样的电气设备，列如家庭住房中的供气供暖设备等都需要电力的不间断供应。可是我们所需的电力都是通过电网[2]获得的，然而电网并不能够提供百分百的供电可靠性[3]，导致对居民生产生活等产生了严重的影响。在如此前提下，一种能够在电网断电后继续给负载供电的设备即应急电源就应运而生。
1.2 应急电源工作原理
应急电源工作原理框图如图所示：
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图 11 EPS 工作原理图
应急电源工作系统 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@ 
中充电器和逆变器[4]是两个不关联的部分。由图可知：当电力供给正常时，此时应急电源处于备用状态，如果蓄电池电量不足则蓄电池转变为充电状态，由充电器共同作用为蓄电池充电，直至充满后断开充电，蓄电池又继续维持在备用状态。当电力故障时，蓄电池处于工作状态，通过逆变器输出稳定的交流电供给负载直至电力故障消除。此时由供电给负载供电，蓄电池也转变为充电状态。
1.3 应急电源技术发展趋势
移动应急电源车结合了多种技术[5]，列如光电一体化技术、智能管控技术、专用车计算机介入辅助设计、环保技术、集装箱变型技术等。总的来说，移动应急电源车的外形和制作工艺与普通厢式货车非常相似，可以从普通厢式改装车的设计和制造中参考一些经验，用来促成移动应急电源车的发展。
由于社会需求的不断增加，应急电源有以下发展阶段[6][7]：
一开始由于功率器件和数字芯片等研究稀少落后，导致应急电源电路复杂，生产成本高。随后由于应急电源行业的不断发展出现了一系列具有控制效果很好并拥有关断功能的器件提高了供电可靠性。现在，由于新一代的DSP主控芯片的诞生，其拥有使应急电源供电更可靠的管控技术。使得应急电源效率大大提升。
随着应急电源行业的不断发展与进步，应急电源也将往以下目标发展：
第一：高度数字化[8]。由于模拟电路繁琐，使用数字化管理能够优化控制算法使系统集成度更高并且易于系统的控制与更正。
第二：充电智能化[10]。由于蓄电池是应急电源的主体部分，制作成本高，蓄电池的寿命长短，对于有一套有效的充电技术尤为关键，不仅能够提升充电效率，并且能够增加使用寿命。
第三：充电与逆变一体化[9]。应急电源的充电与逆变是两个不关联的部分，在其中一个处于运行状态时，另一个则处于闲置状态，导致利用率降低。这就需要能量的相互流通、充逆一体化降低电路繁琐程度提高利用率。
1.4 本文主要研究内容
本课题以应急电源车的交流充电系统单相逆变部分为主要研究对象，使用SPWM控制方式，完成所需电源的输出。
主要设计内容：主电路结构与元器件的选取、单相逆变器的控制方法、控制算法和相关软件的应用等。
本文章节安排如下：
第一章 讲述论文选题的背景和意义，以及应急电源的工作原理，点明了应急电源车的发展现状，确定了本文的主要研究内容。
第二章 讲述应急电源车交流充电系统中单相逆变器的主电路结构和各元器件参数的选取。简述直流升压部分。重点探讨逆变部分电路的拓扑结构、元器件参数的选取以及选用的控制方法。
第三章 应急电源车的交流充电电源单相逆变器的仿真。
第四章 系统控制电路的设计研究，包含电路原理的讲述及实验器件的选择。
第五章 实验结果与分析。
第六章 对所做工作的总结。
2 应急电源车交流充电电源单相逆变器主电路的设计
2.1系统总体设计方案
本课题旨在设计应急电源车交流充电电源系统中的单相逆变器，该电源系统能够将接入的三相交流电通过整流后，变为低压直流电，再经boost升压电路转变为直流高压电，最后在单相逆变器的作用下变成所需的交流电。

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