机车空调车载逆变电源硬件设计
The Design of Locomotive Air Conditioning
Vehicle Power Supply Hardware
毕业设计任务书
题 目 学生姓名 承担指导任务单位 学号 电气工程系 机车空调车载逆变电源硬件设计 班级 导师 姓名 专业 导师 职称 一、设计内容 设计一个在紧急情况下用于机车空调、 风机等电力设备的车载逆变电源。 二、设计条件 该逆变电源主要由升压电路、逆变电路和滤波电路构成。其输人为蓄电池提供的直流110V，经Boost升压后直流电压稳定在 400V，再由PWM提供驱动脉冲，将400V直流电源逆变为三相230V、50Hz的交流电源，实现为机车电力设备供电。 三、设计的基本要求 1．确定系统设计方案。 2．设计系统主电路，说明其工作原理，计算参数，确定元件型号。 3．利用matlab对主电路进行仿真实现。 四、参考文献 [1] 黄俊. 电力电子变流技术[M]. 机械工业出版社, 2004. [2] 王文郁. 电力电子技术应用电路[M]. 机械工业出版社, 2001. 五、进度计划 第1－2周： 完成开题报告 第3周： 调研、收集资料，制定设计方案 第4－6周： 设计主电路，计算参数，选择各元件型号 第7周： 中期答辩 第9－10周： 学习matlab软件 第11－12周： 利用matlab对主电路进行仿真实现 第13周： 撰写毕业设计 第14-15周： 答辩 教研室主任签字 时 间 年 月 日
毕业设计开题报告
题 目 学生姓名 学号 机车空调车载逆变电源硬件设计 班级 专业 一、课题研究背景 列车诞生于18世纪20年代，而作为真正意义上的列车空调系统出现在20世纪20年代，机车空调出现的更晚。早期的蒸汽机由于条件限制无法给司机室加装空调，内燃机车使得司机室的条件得到很大改善，为实现机车空调提高了可能。而且由于机车驾驶室位于列车头部，其独特的结构和环境决定了司机室空间狭小，室内小气候异常恶劣，尤其在酷热的夏天必然不利于行车安全和司机的身心健康。为了彻底改善机车乘务员工作环境条件，确保行车安全，需要对现有的机车安装空调系统。 众所周知，机车震动大，温度高，电磁干扰大，车门频繁开闭。而且机车运行环境也有较大流动性，艳阳高照、漫天沙尘、倾盆大雨等等各种环境都无法避免。此外，机车所用空调有其特殊性，普通民用空调无法胜任。本课题的主要工作就是设计一个逆变电源，要具有充足的制冷量、高强的抗震性、出色的耐高温、稳定的安全可靠性等特性，并满足机车空调机组的电流、电压和功率要求，以便调节司机室空气温度，改善工作环境。 逆变技术的发展可以分为如下两个阶段： 1956-1980年为传统发展阶段。这个阶段的特点是，开关器件以高速器件为主，逆变器的开关频率较低，波形改善以多重叠加为主，体积重量较大，逆变频率低，正弦波逆变器开始出现。 1980年到现在为高频化新技术阶段。这个阶段的特点是，开关器件以高速器件为主，逆变器的开关频率较高，波形改善以PWM为主，体积重量小，逆变效率高。正弦逆变发展日趋完善。 二、国内外研究现状 1.国内研究现状 逆变电源是一种采用电力电子技术进行电能变换的装置，它从交流或直流输入获得稳压恒频的交流输出。逆变电源广泛应用于航空、航海、电力、铁路交通、邮电通信等诸多领域。现国内对逆变电源的研究主要集中在基于最大功率追踪及逆变部分相分离的两级能量变换结构，同时能够推向市场的逆变电源并不多见。最后，我国使用的逆变电源主要还是通过进口和合作研究，这个趋势有待我们去改善。 2.国外研究现状 逆变电源在国外已经可以作为比较的成熟的产品推向市场，像德国著名电气企业西门子就推出了很多具有市场化的产品，而且除欧洲的科技强国外，像美国、日本等国家已经实现了逆变电源的产品化。现在逆变电源的最大功率跟踪以及逆变环集成的单级量变换上，以及成为了研究的热点问题。类似于小功率的逆变电源开发已经越来越受到人们的重视，而在这些小功率逆变电源中，其控制电路主要采用数字控制，系统的安全性，可靠性以及扩展性，同时将各个完善的保护电路考虑其中。 三、论文进行的主要工作 1.实现机车室制冷设备； 2.了解逆变电源的工作原理，实现直流—交流—直流的转变；
3.利用matlab对主电路进行仿真实现。 四、采取的方法与手段 1.输人为蓄电池提供的直流110V，经Boost升压后直流电压稳定在 400V； 2.再由单片机87C196MH输出六路互补SPWM信号为IGBT提供驱动脉冲； 3.将400V直流电源逆变为三相230V、50Hz的交流电源，实现为机车电力设备供电。 五、预期达到的效果 实现直流、交流电源之间的变换，并且在机车正常运行情况下机车空调正常运转，从而给电力设备供电。 指导教师签字 时 间 年 月 日
摘 要
当今世界铁路运输发展方向日益趋向高密度化、高速化，提高机车司机的工作环境质量来确保行车安全显得越来越重要。逆变电路的作用就是把给定的110V直流电变换为230V/50Hz交流电，从而给机车的设备供电，来保证机车空调车组的正常运行。
这次设计的主要内容是设计机车空调硬件主电路图，并分析元器件的参数选择和型号的选型。把给定的110V直流电压经Boost升压电路升压到稳定的400V的直流电压，再经过逆变电路来达到所需要的三相230V/50HZ的电压，然后采用正弦波脉冲调制法，通过输出脉冲控制开关管的导通。经过滤波电路、保护电路和输出电压检测电路对主电路进行控制，输出稳定的准正弦波后，供负载使用。
把给定的110V直流电经升压电路和逆变电路后变换成机车需要的三相交流电，并用Matlab软件对主电路进行仿真，实现需要的波形。
关键词：升压 逆变电源 Matlab