基于DSP的機車空調電源控制系統(tǒng)的優(yōu)化設計.pdf

1、隨著鐵路運輸日益高速、高密度方向的發(fā)展，優(yōu)化機車司機室的工作環(huán)境進而保證行車安全變得愈發(fā)重要。但是由于機車內環(huán)境相對復雜，如機車震動幅度較大、高溫、較強的電磁干擾作用、車門頻繁開閉等問題，并且機車配備電源通常都有供電品質較差等缺陷，機車電源與空調不宜直接連接使用。因此，機車空調需另行配置專用的供電電源系統(tǒng)，才能確保其正常運轉，起到改善司機室工作環(huán)境的作用，進而確保行車安全。
　　數(shù)字化技術尤其是DSP在數(shù)字電源控制中的運用，顛覆了

2、此前只憑借模擬電路以及單片機無法實現(xiàn)復雜電源控制的僵局，并且使得電源控制功能更加精準、更加靈活。本課題將圍繞TMS320F2812型控制芯片展開，設計一套機車空調電源控制系統(tǒng)，實現(xiàn)機車空調電源數(shù)字化控制功能，從而能夠為機車空調提供更加穩(wěn)定且與其供電需求相符的電壓、電流以及功率，確?？照{穩(wěn)定工作。
　　機車空調電源控制系統(tǒng)的主電路主要包括斬波電路與逆變電路。前者采用升壓型斬波電路來提升直流電壓，把機車上的直流110V電壓增壓至540

3、V;后者采用了三相交流逆變器，將前者所獲得的直流電逆變?yōu)槿?80V交流電，供空調機組使用。
　　機車空調電源控制系統(tǒng)的控制電路主要以TMS320F2812型的DSP芯片為核心，外圍搭配設計相關功能模塊電路而構成，并且輔以對應控制系統(tǒng)程序模塊的設計，實現(xiàn)空調電源系統(tǒng)的采集、控制以及輸出等功能，從而穩(wěn)定電源系統(tǒng)工作狀態(tài)。
　　本課題的主要研究工作內容:
　　(1)完成了機車空調電源主電路的設計:針對機車空調電源的特殊使用

4、環(huán)境因素，進行兩種主電路設計方案的分析比較，對二者都展開了研究以及設計，而且對電路中用到的器件加以選型，最終選用“斬波器—逆變器”方案。
　　(2)完成了機車空調電源控制系統(tǒng)的硬件設計:以F2812型DSP芯片為核心，搭配若干外圍輔助模塊組成了控制系統(tǒng)整體電路，其中包括顯示、信號采集、仿真接口、信號復位、時鐘、電源供電以及保護電路等組成模塊;最后詳細研究了IGBT關于驅動信號的相關要求，而且研究并設計了功率驅動隔離電路。
　

5、　(3)完成了機車空調電源控制系統(tǒng)的軟件設計:在F2812型DSP芯片的基礎上實現(xiàn)了主程序與子程序相結合的模塊化控制軟件的整體設計，并且繪制了各個程序模塊的程序流程圖，從而完成相應程序模塊的設計。其中，數(shù)字PID控制、針對采集信號的模數(shù)轉換以及斬波-逆變兩個電路開關控制信號的生成環(huán)節(jié)，是控制系統(tǒng)軟件的核心功能。
　　(4)完成了機車空調電源控制系統(tǒng)的實驗驗證:根據(jù)控制系統(tǒng)框架原理圖搭建控制系統(tǒng)硬件電路，運行模塊程序聯(lián)機調試，記錄主