CRH动车组单相逆变器
1 引言
目前单逆都是采用斩波升压后逆变，通过工频变压器隔离输出的方式，导致系统体积笨重。我们利用移相全桥和LLC谐振电路各自的长处，在移相全桥电路中串入饱和电感，实现软开关，开发高频逆变电源。在控制方式上采用全数字化控制，由于DSP具有超强的数据处理能力，配合高性能的AD转换器，实时读取逆变器的输出，并实时的计算出输出PWM值，从而使单逆的输出波形时刻满足要求。 2 系统硬件设计
2.1 系统组成
单逆主要由输入电路、升压电路、逆变电路、控制电路等组成。
输入电路：主要由熔断器、滤波器、接触器、预充电电阻、滤波电容等组成，主要功能是对输入电源进行滤波，控制电源的通断和保护；
升压电路：主要是通过串联谐振全桥变换器将蓄电池提供的DC110V
升压DC360V；
逆变电路：主要是通过IPM（智能功率管理单元）和LC滤波电路将DC360V转换成AC230V/50Hz交流电压； 控制电路：主要由辅助电源、采样电路、控制部分组成，对单逆进行检测控制和故障保护。
2.2 系统描述
2.2.1 升压电路
升压电路由开关管Q1-Q4，电感Ls，电容Cb，变压器T1、整流二极
吸油烟机止回阀管D1、D2，滤波电容等组成。
工作原理分析：
Q1、Q4导通，原边电流经过Q1、电感Ls、变压器原边、Cb和Q4，给阻断电容Cb充电，其电压升高。原边电流在输入电压作用下线性增加，副边工作在整流状态，为负载输出能量。 Q1关断，由于电容C1的存在，Q1关断电压缓慢上升，为零电压关断，由于原边有电感Ls的存在，电流不能突变，给电容C1充电，电容C3放电.由于变压器原边电压方向不变，副边二极管仍然处于整流状态。点火加热装置
电容C3放电结束后，C3端电压为0，Q3两端并联的二极管自然导通。然后开通Q3，Q3为零电压开通。此时电容Cb上电压为左正右负，原边电流在该电压作用下减小。减小到0后，原边电压开始反向，副边开始工作在续流状态。
在原边电流下降至0的时候关断Q4，则Q4为零电流关断，然后开通Q2。此时两个桥臂之间的电压为-Vc，此时能量不能立即传送到副边，因为该过程包括了饱和电感由阻断到饱和导通，即电容Cb反向充电完成两个过程，需要一定时间，当原边电流较小时，副边仍工作在续流状态。具体反映出来的就是副边的占空比丢失。
直到电感饱和，原边电流上升到足够大时，副边二极管才会恢复整流状态，完成半个周期切换过程。
2.2.2 逆变电路
逆变电路为了保证系统的可靠性，选用了智能功率模块IPM，该模块内部集成了功率管V1-V4，驱动电路，过流检测等电路，输出SPWM波通过
LC滤波电路后输出为纯正正弦波。
工作原理分析：
V1-V4组成了全桥逆变器的两组桥臂，V1、V4导通，V2、V3关断，负载电压为正，V1、V4关断，V2、V3导通时，负载电压为负，通过这样的变换把直流电变成了交流电。调整两组开关管切换的频率即可用改变输出交流电的频率。
3 硬件控制unmsg
本文控制部分采用TI公司的TMS320F28069，配合处理逻辑信号采用ALTEA公司的EPM1270T144I5，具备高速信号处理和数字化控制功能所必需的结构。
单逆的输出负载多为旅客便携式用电设备，所以对于输出的保护很重要。特别是输出过压等容易造成旅客设备损坏的故障。对单逆的输出采样上利用闭环和保护分开采样方式，提高系统的可靠性和安全性。另外也吸取了以往车辆上出现的单逆误报故障的情况，对感性负载启动时采用分级保护方式。
4 软件控制
为了满足输出正弦波的稳定，采样输出电压和电流瞬时值构成双闭环反馈对单逆进行实时控制。外环采用对输出电压的瞬时值进行采样，与软件提供的参考电压基准进行比较，电压调节器采用比例积分调节，内环采用负载电流的反馈信号与电压调节器进行比较，采用比较调节，PI算法全部通过DSP进行实现。
5 总结
该单逆采用高频隔离方式，取代了传统的工频变压器，重量轻，控制方式上采用全数字控制，整个逆变器运行稳定，可靠性高。样机通过中国铁道科学研究院检验试验中心试验认证，并在上海铁路局CRH380BL高铁动车组上通过30万公里零故障载客运行考核试验。
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