車(chē)載輔助控制電源建模分析與研究.pdf

1、開(kāi)關(guān)電源的核心是開(kāi)關(guān)變換器。開(kāi)關(guān)變換器是一個(gè)帶有閉環(huán)控制的高階-離散-非線(xiàn)性-時(shí)變系統(tǒng)，不能直接應(yīng)用經(jīng)典控制理論分析和設(shè)計(jì)，這給開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析和設(shè)計(jì)帶來(lái)了很大的困難。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，開(kāi)關(guān)變換器的建模一直是電力電子學(xué)研究的重要內(nèi)容之一，并己取得了許多成果。
　　 在鐵路行業(yè)，開(kāi)關(guān)電源的使用越來(lái)越廣泛，電力機(jī)車(chē)內(nèi)控制電源已經(jīng)朝開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)化。因此本文以機(jī)車(chē)輔助控制電源為對(duì)象對(duì)開(kāi)關(guān)變換器的電路平均建模方法進(jìn)行了重點(diǎn)的研究

2、，有助于開(kāi)關(guān)電源的性能優(yōu)化和設(shè)計(jì)效率的提高。
　　 本文論述了電力機(jī)車(chē)DC110V控制電源和輔助控制電源的結(jié)構(gòu)，并對(duì)輔助控制電源中Buck型開(kāi)關(guān)變換器的基本原理和結(jié)構(gòu)組成進(jìn)行講解。在對(duì)開(kāi)關(guān)變換器建模方法的現(xiàn)狀進(jìn)行研究后，重點(diǎn)介紹了電路平均建模法，其中包括三端PWM開(kāi)關(guān)器件模型法、時(shí)間平均等效電路模型法、能量守恒平均法。基于上述三種模型，作者提出了一種非理想變換器在連續(xù)工作模式下的電路平均建模方法，該方法中既考慮了開(kāi)關(guān)器件的各種寄

3、生參數(shù)，又簡(jiǎn)化了模型。并以輔助控制電源中的Buck變換器為例，闡明新方法的建模思路與過(guò)程，得出了非理想Buck變換器的在連續(xù)工作模式下的大信號(hào)模型，并對(duì)該模型進(jìn)行穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)小信號(hào)特性分析。
　　 最后，文章介紹了車(chē)載輔助電源的Buck開(kāi)關(guān)變換器在連續(xù)工作模式下的閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)基于非理想Buck變換器進(jìn)行了PID補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)，并進(jìn)行了小信號(hào)特性的仿真研究，驗(yàn)證模型的正確性。在文章結(jié)尾處，對(duì)后續(xù)研究工作進(jìn)行了展望，指出了