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中低速磁浮列车DC-DC变换器研制

作　者: 李建泉
导　师: 冯晓云；李中浩
学　校: 西南交通大学
专　业: 电气工程
关键词: 中低速磁浮列车 DC-DC变换器主电路数字控制系统 80C196MC 电磁兼容
分类号: TM46
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 26次
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内容摘要

中低速磁浮列车具有较高的安全性、稳定性与环境适应性以及高速、适合大量运输等特点,被视为21世纪综合运输系统中最具发展前途的高科技运输手段之一。DC-DC变换器作为车载重要电气设备,它将供电网DC750V电源转换成DC280V电源,给磁浮列车悬浮电气系统供电,它能否正常可靠工作关系到磁浮列车能否正常运行,关系到列车行车安全。因此研制一套可靠性高、满足磁浮列车运行性能要求的DC-DC变换器,具有重要的现实意义。论文详细介绍了中低速磁浮列车DC-DC变换器主电路、数字控制系统的设计,通过刘DC-DC变换器电路拓扑结构分析,选择了输入并联、输出并联的半桥变换拓扑结构,同时对主电路各关键部件的参数计算、设计选型作了详细介绍,对设备中各部件损耗进行了分析和计算。论文还对数字控制系统组成、驱动信号的生成和独立控制、驱动信号移相设计、三种输出参数闭环反馈调节系统等作了详细的分析和介绍。论文对DC-DC变换器的电磁兼容性设计做了详细介绍,分析了内、外部干扰源产生的机理和干扰传播途径,从接地、滤波、屏蔽等多个方面,分别介绍了DC-DC变换器主电路EMC设计、控制电路EMC设计、布局与结构EMC设计、布线EMC设计。论文最后使用MATLAB仿真软件对DC-DC变换器进行了建模与仿真,对仿真结果和实际测量结果进行了比较分析,验证了主电路形式及参数选择的正确性与合理性。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-12
第一章:绪论  12-26
  1.1 国内外磁悬浮列车介绍  12-20
    1.1.1 磁悬浮列车总概  12-17
    1.1.2 国外磁悬浮列车发展简介  17-19
    1.1.3 国内磁悬浮列车发展简介  19-20
  1.2 中低速磁悬浮列车电气系统介绍  20-24
    1.2.1 牵引电气系统  21-22
    1.2.2 辅助供电系统  22-23
    1.2.3 悬浮电气系统  23-24
  1.3 本文的意义及研究内容  24-26
    1.3.1 本文选题意义  24
    1.3.2 本文主要研究内容  24-26
第二章:中低速磁浮列车 DC-DC变换器主电路设计  26-54
  2.1 DC-DC变换器的基本拓扑电路分析  26-28
  2.2 中低速磁浮列车DC-DC变换器主要技术参数和功能  28-29
  2.3 主电路方案选择与设计  29-32
    2.3.1 电路拓扑选择  29-30
    2.3.2 模块并联设计  30
    2.3.3 主电路设计  30-32
  2.4 主电路参数计算与器件选型  32-37
    2.4.1 主电路参数计算  32-33
    2.4.2 IGBT模块选型  33
    2.4.3 换向电容器选型  33-35
    2.4.4 整流二极管选型  35-37
  2.5 主要部件设计  37-49
    2.5.1 高频变压器设计  37-44
    2.5.2 输出LC滤波电路设计  44-49
  2.6 DC-DC变换器损耗分析与计算  49-53
    2.6.1 IGBT损耗计算  49-51
    2.6.2 换向电容器损耗计算  51
    2.6.3 整流电路损耗计算  51-52
    2.6.4 隔离二极管损耗计算  52
    2.6.5 DC-DC变换器总损耗计算  52
    2.6.6 DC-DC变换器效率计算  52-53
  2.7 本章小结  53-54
第三章:中低速磁浮列车DC-DC变换器数字控制系统设计  54-64
  3.1 数字控制系统设计  54-59
    3.1.1 基于80C196MC产生两个半桥的驱动信号  55-57
    3.1.2 驱动信号的移相实现  57-59
    3.1.3 通信功能  59
  3.2 控制器模型  59-61
    3.2.1 输出电压环PI调节器  59-60
    3.2.2 输出总电流环PI调节器  60
    3.2.3 蓄电池充电电流环PI调节器  60-61
    3.2.4 闭环系统控制器模型  61
  3.3 控制系统保护功能  61-63
    3.3.1 保护功能  62
    3.3.2 保护逻辑  62-63
  3.4 本章小结  63-64
第四章:中低速磁悬浮列车DC-DC变换器EMC设计  64-75
  4.1 电磁干扰源分析  64-66
    4.1.1 二极管反向恢复引起噪声干扰  64-65
    4.1.2 开关管开关时产生电磁干扰  65
    4.1.3 电抗器、变压器等磁性元件引起的电磁干扰  65
    4.1.4 高频脉冲信号干扰  65-66
  4.2 电磁干扰传播途径分析  66
  4.3 电磁兼容设计  66-74
    4.3.1 柜体结构及布局EMC设计  67
    4.3.2 布线EMC设计  67-69
    4.3.3 主电路EMC设计  69-73
    4.3.4 控制系统EMC设计  73-74
  4.4 本章小结  74-75
第五章:电路仿真及样机试验验证  75-83
  5.1 主电路建模与仿真  75-79
    5.1.1 双电源模块并联仿真电路模型  75-76
    5.1.2 仿真结果  76-79
  5.2 样机试验验证  79-82
    5.2.1 试验数据  79-81
    5.2.2 试验波形  81-82
  5.3 本章小结  82-83
结论与展望  83-85
  1 主要结论  83-84
  2 工作展望  84-85
致谢  85-86
参考文献  86-87
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果  87

中低速磁浮列车DC-DC变换器研制

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