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正文摘录:

杨兆华等：新型EPS电源工作过程及仿真研究路都是IGBT驱动芯片及其一些外围电路组成，结构完全相同。新型EPS就是把充电、放电两部分电路合为一体，结构简单，控制简易，系统可靠性也相对提高，更重要的是产品成本低，功耗也相对减少一半。PwM整流器是其重要理论依据和出发点。2.1PWM整流器的特点PwM整流器采用全控型开关管取代传统的半控型开关管或二极管，以PWM斩控整流取代了相近整流或不控整流，具有以下几大优良性能：(1)交流侧电流正弦波；(2)交流侧功率因数可控(如单位功率因数控制)；(3)电能双向传输；(4)较快的动态控制响应。显然，由于电能的双向传输，PwM整流器就已经不是传统意义上的AC／DC变换器了，当PWM整流器从电网吸收电能时，其运行于整流工作状态，作为整流器工作；而当PwM整流器向电网传输电能时.其运行于逆变状态，作为逆变器工作，所以PwM整流器是集整流与逆变于一身的新型变换器。具体工作原理不做详细介绍。2.2新型EPS工作原理新型的EPS应急电源工作原理如图2所示：图2新型EPS原理图可以看出，他也是后备式电源。在结构上“充电电路”与“逆变电路”合并为一个整流／逆变电路，即PwM整流器。他能够实现传统的EPS充／放电的功能，具体的工作过程是这样的：当市电正常时，K。合并，即市电同时给负载和电池供电，PWM整流器工作于整流状态.蓄电池浮充。当市电异常时，为了防止电能回馈电网，K，断开，由电池给负载供电，PwM整流器工作于逆变状态，蓄电池放电。同时，检测蓄电池端电压，直到端电压下降到放电终止电压时.即蓄电池放电完毕，自动关闭PwM整流器。应该重新充电才能重新使用。由于PwM整流器能够进行控制功率因数.所以给定电流信号应与电网电压同相(整流)，或者反向(逆变)，实现单位功率因数控制，净化电网，提高效率。3新型EPS工作过程及仿真3.1新型EPS工作过程分析新型EPS的功能应该满足传统EPS的功能和蓄电池的充电要求。这里所说的蓄电池是指阀控铅酸蓄电池。蓄电池理想充电电流是指数下降的。一般情况下，蓄电池】2的充电过程可分恒流充电，恒压充电和浮充三个过程。当市电异常时，蓄电池放电给负载供电，PwM整流器进入逆变放电状态，即无源逆变过程。蓄电池在使用过程中.容量是不断下降的，当电池容量衰减至初始值的80％时，进入快速失效期，容量衰减加快.普遍认为容量低于初始值的80％的蓄电池为失效电池。所以电池容量检测是至关重要的。根据PwM整流器能量双向传输的优点，可以采用放电法进行容量检测，并把所放出来的电放回电网，既安全，又高效。具体的过程是这样的：当系统工作过程转入容量检测过程后，控制放电电流为一恒定负值J‘(充电方向为正)。此时，蓄电池作为电源.电网作为负载，’PWM整流器工作在有源逆变状态。当电流稳定到给定值，。后，开始计时。同时，循环检测各单节电池电压，有任一个单节电池电压低于规定值时，放电完毕，读取放电时间T。那么电池容量就是，’·T(安时)。当测量完成后，马上对蓄电池进行充电，减少电网突然断电的危险性。可见，新型EPS的工作过程可分为5种：恒流充电过程、恒压充电过程、浮充过程、无源逆变过程和有源逆变过程。其中恒压充电过程与浮充过程的控制方案是相同的，电压给定值不同；恒流充电过程与有源逆变过程的控制方案也是相同的，他们最大区别是电流给定值相反，大小也不相同；无源逆变过程则是一般的电池逆变过程.只要控制输出电压的频率和幅值。3.2工作过程仿真分析根据新型EPS五个工作过程的特点，简要阐述各个过程的控制方案。利用Matlab的SimcIlink强大的仿真能力，对各个工作过程进行仿真，给出PWM整流器直流侧与交流侧的电压／电流仿真波形图，并进行简单分析。3.2.1恒压充电与浮充仿真分析恒压充电与浮充的控制系统采用双环结构，即电流内环和电压外环，电压外环采用PI调节，使蓄电池的端电压跟踪给定电压值。内环采用P阋节，进行电流正弦波和高功率因数控制。蓄电池在充电过程中.对电网来说，蓄电池是一个负载，高功率因数控制时，PwM整流器网侧电流跟踪电压信号。从图3和图4中可以看出，蓄电池充电初期，电流幅值较大，当f—L).1s时，电流幅值减少，蓄电池端电压达到稳态值；当蓄电池由恒乐危电到浮充电(电压稍降)时，蓄电池有短暂的放电过程。即r—O.25s处电流与电压反相；蓄电池进入浮充状态后，充电电流明显降低。3.2.2恒流充电与有源逆变仿真分析恒流充电与有源逆变的控制系统也是由双环结构，内环是电流环(交流)，采用P调节，达到交流侧的电流为正弦波和高功率因数，而外环仍然是电流环(直流)，采用PI