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车载逆变电源(车载轨交逆变电源)

车载逆变电源
     今天跟大家分享一下车载逆变电源的研发设计;
     首先,对于轨交车载紧急逆变器的应用工况比较单一,就是地铁等轨道交通工具:顾名思义就是在车辆正常供电出现问题的紧急情况下,逆变器才会工作,逆变电源将车上存储的直流电转化成三相交流电,提供给车载空调工作能源,是一种直流电转换成交流电设备。
       通常,轨交车载电池都是DC110V标称电压,上下范围为正负百分之三十即77V-143V,这些参数主要参考储能电池的电气参数;当接到一个新的研发项目,首先我们需要关注的就是输入、输出参数;
        A输入参数:标称电压、输入电压范围、输入电流、输入功率、输入浪涌电流大小等:
        B输出参数:输出电压、输出线制(通常是三相三线,有时候也会有三相四线),输出电流、输出功率、效率等;
        C其他参数:三相电压的压差范围、输出调整模式、通讯方式等。
        一般,逆变器的输出电压为220VAC或者380VAC,现在随着各空调厂家会根据风量实验进行对应的调频调压,所以输出电压值都不是唯一的,都是根据车辆的实验参数进行相对应设置。对于研发设计人员来说,在一款新产品技术要求被提出的时候,采用逆向思维进行设计,根据需求再结合输入参数进行项目方案设计;

        后续验证、评审过程再由输入参数进行正向校验;这样可以快速准确定位客户的需求以及设计指标、后续的测试验证等等。

        下面就以输入DC110V、输出三相220VAC为例进行讲解;
        1:建立主功率回路,思路如下
           1.1 输出是三相,在输入是直流的情况下,需要对直流进行逆变动作,确定输出部分前段为逆变电路;根据逆变转换公式:Vac=1.414Vdc,得到逆变部分母线电压至少为311V,考虑到电压波动以及余量使用原则,母线电压可以设置为350V左右。
           1.2 由1.1可知,母线电压需要350V,此时电源电压只有110V,所以引入前一级升压电路即我们常说的Boost电路。
           1.3  通常电源会涉及到安规认证问题,所以在输入端需要对110VDC进行处理,常说的电磁兼容电路涉及。
         2:控制回路设计,闭环控制
            2.1 逆变电源的控制方式一般选择闭环控制,目的是为了实现各输出参数可自动调节,不会引起参数有幅度变化;在控制回路中主要有两个主要参数控制—电流、电压。
            2.2  电压反馈回路,通过对输出电压的实时反馈,MCU对电压参数进行处理,进而控制主回路中功率器件的开通关断,达到调节电压的能力,如何讲采样回路做到精准是该回路设计的重要部分。
            2.3  电流反馈回路,通过对输出变化电流进行检测,MCU根据反馈参数进行相应的参数调节。跟电压反馈回路一样,如何确保采样的 精准是实现反馈环的关键一步。

                                        总体方案设计草图
         3:保护电路设计
             对主回路中胡所有变量进行采样,并做出在参数变化超出设计范围时进行相应的保护动作,比如升压电路中,如果升压过高,此时单片机关断升压使能,升压停止,整个逆变器会停止输出。
  
        

            

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