机车电源测试用直流回馈型交流电子负载的研制

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1、分类号TM464密级公开UDC08048学校代码10500硕士学位论文（全日制学术学位）题目：机车电源测试用直流回馈型交流电子负载的研制英文题目：DevlopingonACPowerElectronicLoadwithDCFeedbackforLocomotivePowerSupplyTesting学位申请人姓名：吴昌海申请学位学科专业：控制理论与控制工程指导教师姓名：潘健二○一六年6月分类号TM464密级公开UDC080804学校代码10500硕士学位论文题目机车电源测试用直流回馈型交流电子负载的研制

2、英文题目DevlopingonACPowerElectronicLoadwithDCFeedbackforLocomotivePowerSupplyTesting研究生姓名（签名）指导教师姓名（签名）职称申请学位学科名称控制理论与控制工程学科代码081101论文答辩日期学位授予日期学院负责人（签名）评阅人姓名杨帆评阅人姓名刘惠康年月日学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何

3、其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖北工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年

4、月日摘要电源出厂前都要经过严格的负载试验测试电源的动态、稳态性能，保证出厂电源的优良品质。本文以机车DC600V电源测试系统为背景，针对传统的能耗型电子负载存在的负载调节不够灵活、电能利用率低等缺点，采用电力电子器件组成的能馈型交流电子负载能够满足逆变电源负载试验的需求，同时将测试所需的电能循环利用。针对传统的交流回馈方式并网谐波抑制难度大、工频隔离变压器体积和损耗大的缺点提出了电能的直流回馈方式，同时将软开关应用于能馈型电子负载，针对直流回馈型交流电子负载展开深入的研究工作：(1)将直流回馈型交流电子

5、负载模块化为前级负载模拟单元和后级直流回馈单元，分别分析了两级变换器的拓扑结构，根据负载模拟单元的开关函数建立了对应的数学模型，根据功率平衡原理建立了直流回馈变换器的数学模型。对直流主电路、下位机控制系统和上位机控制系统的功能划分进行了分析。(2)根据负载模拟单元的数学模型得到了基于PI控制器的电流单环离散控制系统，分别按照典型Ⅰ型系统整定法和典型Ⅱ型系统整定法对电流环PI参数进行整定；针对PI控制器无法实现对交流信号无静差跟踪的问题，采用比例-谐振（PR）控制器来代替电流环PI控制器，对PR控制器比例

6、系数、积分系数和截止频率对于系统性能的影响进行了研究。(3)对直流母线电压二倍频谐波分量产生的原因进行了分析，对比了低通滤波器、均值滤波器和陷波滤波器三种数字滤波器的滤波效果。建立了电压外环电流内环的双闭环控制系统，按照三阶系统最佳整定法对直流回馈单元电压外环的控制器参数进行了整定；对直流回馈单元实现ZVS的关键技术进行了研究。(4)根据系统的功能需求设计了对应的主电路，对主电路主要元件的参数计算以及功率器件选型进行了分析，设计了基于DSP+CPLD的控制系统，并对关键电路进行了分析，完成了DSP部分的

7、软件设计和CPLD部分的软件设计。(5)在MATLAB/simulink中搭建基于s-function的仿真模型，得到了仿真结果，验证了方案的可行性；搭建了直流回馈型交流电子负载的样机平台，在样机上做了相关实验，验证了方案的可行性以及理论分析的正确性。关键字：电子负载；直流回馈；负载模拟；陷波滤波器；零电压软开关；功率平衡；IAbstractBeforepowersupplycanbeusedinpractice,theymustbetestforreliabilityandstability.Base

8、donthelocomotiveDC600Vpowersupplytestingsystem,electronicloadmadewithelectronicdeviceswithenergyfeedbackmeetsthetestingneedofACpowersupplyatthebackgroundoftraditionalelectronicload’sloweffectsandnoflexible.Thispaperputforw