高速动车充电机主电路应用研究 毕业论文.doc

高速动车充电机主电路应用研究 学 生 姓 名： 学 号： 0950209 专 业 班 级： 铁道机车车辆 指 导 教 师： 摘 要 为了满足列车中、大功率充电机小型化、轻量化的需要，电力电子装置发展正朝高频化发展。软开关技术的谐振变换器应运而生，它可以降低开关损耗和开关噪音，进一步提高开关频率。本文研究的高速动车(electric multiple unit，EMU)充电机主电路采用倍流整流电路移相全桥零电压PWM变换器的拓扑结构，其优点是充分利用副边滤波电感能量，能在较宽负载范围内实现开关管的零电压开关工作。此设计方案通过降低变压器原边漏感，克服了占空比丢失。同时利用整流二极管可以在零电压条件下实现换流，减小反向恢复电压尖峰。本文详细分析了该变换器的工作原理，通过严格推理计算，优化设计了选择主电路关键器件参数值，保证功率器件实现软开关关断，给出了参数选择的方法。本文深入探讨了倍流整流的全桥移相变换器，给出了12个运行模态的等效电路和电压电流公式。研究发现：该变换器可以在轻载到满负载的宽范围内实现软开关切换，因次级整流二极管的自然换流，消除了副边占空比丢失和次级二极管的振荡。论文设计了高频变压器和滤波电感。为了验证分析变换器的工作原理，对输出29V／560A动车充电机产品进行了实验测试，对采集波形和数据进行分析。通过主电路关键器件优化选择，保证选择器件满足预定技术条件，最后给出实验结果并进行了分析。结果表明：本文设计的高速动车充电机主电路能在实际工程中使用，具有一定的工程应用价值。关键词：零电压开关；全桥变换器；倍流整流 目录 第一章绪论………………………………………………………………...……1 1.1研究背景及意义………………………………………………………...…...1 1．2 DC／DC变换器的发展和现状....................................................................2 1．3论文主要内容………………………………………….……………..……..4 第2章CDR ZVS PWM移相全桥变换器…………………..…………………..5 2．1电路组成和工作原理…………………………………..….………………..6 2．2前后桥臂的零电压实现.......................................16 2.2.1零电压前后桥臂的差异.....................................16 2.2.2功率模块并联电容的选择...................................17 2.3主电路器件参数计算.........................................18 2.3.1输出滤波电感的选择.......................................18 2.4输出滤波电容选择...........................................19 2.4.1输出纹波电压的危害.......................................19 2.4.2纹波电压的抑制措施..............................................................................19 2.5小结…………………………………………………………………………21 第三章主电路磁性元件设计......................................21 3.1高频变压器的设计...........................................21 3.2滤波电感的设计.............................................23 3.3小结….....................................................25 第四章充电机总体设计..........................................26 4.1充电机技术指标要求.........................................26 4.2充电机总体结构及工作原理...................................26 4.3控制电路结构及工作原理.....................................27 4.3.1数字控制器设计.............................