城市轨道交通高频充电机研制

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1、中图分类号：TM461UDC：621．3学校代码：10004密级：公开北京交通大学硕士学位论文城市轨道交通高频充电机研制ResearchonHighFrequencyChargerinUrbanRailTransit作者姓名：吴佐民导师姓名：刘志刚学位类别：工学学科专业：电气工程北京交通大学2011年6月学号：07121946职称：教授学位级别：硕士研究方向：电力电子致谢本论文的工作是在我的导师刘志刚教授的悉心指导下完成的。刘老师严谨的治学态度、科学的工作方法、朴素的生活作风给了我极大的影响和帮助，为我在电力电子领域的学习指明了方向。于此同时，刘老师宽厚待人、和蔼可亲，对学生的生活、

2、工作和成长都十分关心。在此衷心感谢两年来刘老师对我的关怀和指导。实验室的刁利军老师、徐春梅老师、牟富强工程师，在日常科研工作中给予我许多的指导和极大的支持，我也通过他们学习到一个科研工作者应有的态度和精神。在此向刁老师、徐老师、牟工程师表示衷心的谢意。此外，在两年的研究生学习与实验室工作中，王磊、陈杰、全恒立、张钢和林文立、孙大南等几位博士为我解开了在科研方面的诸多疑惑，并用实际行动给予我莫大的帮助与指点，为此我向他们表达我真诚的感谢。实验室的路亮、赵雷廷、郭红卫、客金坤、朱恺、杜会卿、孙涛、宋永丰、耍利娜等同学，以及科研助理王梦娅，也在我的科研生活中给予了无私的帮助，在此一并表示感

3、谢。最终，我希望借此机会感谢远在家乡的父母和家人，是他们的理解和默默支持，才能让我在学校专心完成学业，完成十多年的求学历程。中文摘要摘要：随着国内外城市化进程的加快，地铁、轻轨等现代化的交通工具，正以其能效高、污染低、运输量大等优势，逐渐发展成为城市交通系统的主动脉。城市轨道交通关键技术的研究与重大装备的研制工作应运而生。本文依托“十一五’’国家科技支撑计划重点项目“电力电子关键器件及重大装备研制"——2×180kW地铁动车用交流牵引传动系统及辅助变流系统研制的子课题，以高频充电机样机及功能实现为对象，围绕“原边串联副边并联(ISOP)"的DC／DC主电路控制策略展开研究工作。文章首

4、先详细介绍了车载蓄电池的充电特性与充电方式，并以此为出发点，结合高频充电机的设计需求与实际工况，探讨了适合于高压、大功率工况的ISOP。DC／DC主电路拓扑结构及IGBT驱动方式，给出了主电路均压、均流控制策略的数学推导和理论分析过程，并基于此完成了主电路中关键器件的选型。在此基础上，构建了基于双DSP和FPGA架构的控制系统，阐述了系统中IGBT驱动、A／D信号采样与调理、保护逻辑、以太网数据传输及上位机显示、充电控制策略等功能模块的设计过程与实现方式。接着，本文在MATLAB／SIMULINK平台上搭建充电机主电路及控制系统的仿真模型，验证了主电路拓扑与主要参数的合理性，着重仿真

5、并分析了系统软输出电压闭环控制策略以及基于ISOP的均压均流控制策略，为充电机样机的搭建提供理论依据。最后，搭建高频充电机样机，分别在实验室环境下和广州地铁完成了样机的各项功能性实验，测定输出电压、电流及功率，验证充电机的温升特性、保护逻辑，并检验了装置在负载突变和网压波动下的可靠性与稳定性。仿真与实验结果表明，本文所设计的充电机各项性能指标均达到设计要求，为新型高频化、大功率和网络化的城市轨道交通充电机的研制提供了有益的参考。关键词：城市轨道交通；充电机；DC／DC；ISOP；分类号：TM461ABSTRACTABSTRACT：Alongwiththerapiddevelopmen

6、tofurbanizationprogress，subway,lightrailandothermoderntransporthavebeentothemainarteryofurbantransportsystemwitllitshighefficiency,lowpollution，transportvolumeandotheradvantages．What’Saccompanyingwithisurbanrailtransitonkeytechnologiesandmajorequipmentdevelopmentwork．ThispaperreliesontheNationa

7、lEleventhFive-YearPlantosupportscienceandtechnology,thekeypowerelectronicscomponentsandmajorequipmentdevelopment·2×180kWsubwaytraintractiondrivesystemandauxiliaryconverter,anditsmainobjectiveistorealizethefunctionofhigh-frequencyc