便携式移动电源又叫数码发电机,它拥有灵活、便携等优点,被应用于通信,野外作业等许多领域。目前,便携式移动电源的市场主要被发达国家所占领,研究具有自主知识产权的便携式移动电源,不仅有理论意义,而且有十分重要的实际应用价值。本文研究的便携式移动电源电能变换装置可以分为整流电源和逆变电源两部分,其主要功能是将便携式移动电源中的中频发电机输出的三相宽压宽频交流电变换成电压稳定的直流电,之后通过逆变环节变为设备所需的单相交流电。

由于中频发电机输出的是宽压宽频的三相交流电,采用传统的相控整流技术的话,会对同步电路的设计、移相角α的确定等带来一定的困难。因此,本文将三电平直流变换器引入到了便携式移动电源电能变换装置中。通过对三电平直流变换器的研究,确定了前级整流器采用不可控整流电路加三电平Buck电路的方式和控制方式。通过对逆变技术的研究,确定了逆变器主电路采用单相全桥逆变电路,控制方式采用单极性倍频SPWM的方式。zui后确定了主电路和控制电路的设计方案。为了验证所选方案的可行性,控制方法的正确性及对系统的电容、电感等参数进行优化,笔者建立了便携式移动电源电能变换装置的Matlab/Simulink仿真模型,对系统运行中可能遇到的状况进行了仿真,包括输入电压幅值及频率大范围变化,负载的切换等情况。

本文完成了系统的硬件设计和软件设计,硬件设计主要包括:1)系统的主电路设计,包括整流器和逆变器;2)系统的控制电路设计、驱动电路设计、采样电路设计、均压电路设计和电源的设计等相关辅助电路。软件设计主要包括:系统总体软件设计、产生三电平直流变换器的控制PWM波形及其中断程序、产生逆变控制SPWM波形及其中断程序等。作者搭建了一个便携式移动电源电能变换装置的简易实验装置。在实验过程中,测量了驱动信号,均压电容的电压,以及输出的电压等波形。实验结果证明了本文设计方案的正确性和可行性。