12kW军用车载逆变电源设计

摘要：目前适用于普通汽车的车载逆变电源产品种类繁多，而针对军用汽车的车载逆变电源的研究成果比较匮乏。本文针对军用汽车的特殊性，通过MATLAB的simulink仿真平台，搭建了DC-DC升压电路和全桥逆变电路的两级电路结构仿真模型;最后搭建实际电路结构，通过DSP实现电源电压电流双闭环控制，完成了由48V直流输入到220V/50Hz交流输出，输出功率为12kW。

关键词：军用汽车;车载逆变电源;MATLAB仿真;双闭环控制;正弦脉宽调制

车载逆变电源的研究处于不断发展中，国内崔保春等人就车载逆变电源在充电过程中可能会发生的瞬变过电压现象，设计了一款基于TVS的小型车载逆变电源[1]。曹保国等人设计了移相控制方式的小功率车载逆变电源[2]。胡晓等人则对逆变电源的双闭环PID数字控制方式进行了研究[3]。任士康研究设计了一款500W的车载逆变电源[4]。而国外K. Fukushima等人则对逆变电源的电流纹波的消除进行了研究[5]。国内外的研究针对的都是普通的汽车，功率等级小，难以满足军用车载电子设备的需求，所以本文针对某型号军用车辆对功率的实际需求情况，研究设计了一款输出功率可达到12kW的车载逆变电源。

1 车载逆变电源主电路设计

1.1 DC-DC推挽升压电路设计

升压电路采用推挽升压拓扑结构，通过控制两个互补导通的MOSFET开关管，将直流输入电压48V转换为360V的高频脉冲电压，频率为开关管频率的两倍，最后通过全桥整流电路转换为360V的直流电压输出，这里采用三路输入一路输出结构，降低高频变压器设计难度。

1.2 DC-AC全桥逆变电路设计

后级全桥逆变电路将前级推挽升压电路得到的360V直流电压，经过正弦脉宽调制法（SPWM）和二阶低通滤波电路，逆变为220V/50Hz的交流电，在此基础上，还增加了EMI共模滤波电路以减少电路带来的共模干扰，降低输出电压的总谐波失真度（THD）。

2 电源控制结构设计

电源的控制策略采用电压电流双闭環的控制思路，分别对逆变侧的电感电流和输出电压进行采样，将采样电压与参考电压Vref进行比较得到电压误差信号，经过电压控制器后与采样电流进行比较得到电流误差信号，最后送入电流控制器得到驱动信号，实现对占空比的控制，从而达到控制输出电压的目的。

3 电源仿真结果和实验结果展示

本文搭建了仿真模型和实验电路。

4 系统实验总结

本文通过仿真和实际实验，设计了一款针对某军用汽车的车载逆变电源，实现了直流48V输入到交流220V/50Hz输出的电能转换，输出功率为12kW，能够满足军用车载电子设备的用电需求，且能用于其它具有48V直流输入的场合，具有重要的实际意义。

参考文献：

[1]崔保春，王立鹏等.一种基于TVS管的车载逆变电源设计[J].山东：山东科技大学，2018.1.

[2]曹保国，赵芙生.小功率车载逆变电源的设计，[J].南京：南京师范大学，2007.

[3]胡晓.PWM逆变器PIP双环数字控制技术研究，[D].武汉：华中科技大学，2007.

[4]任士康.500W车载逆变电源的研究与设计[D].兰州理工大学，2014.

[5] K. Fukushima， I. Norigoe， M. Shoyama， et al. Input current-ripple consideration for the pulse-link DC-AC converter for fuel cells by small series LC circuit. in Proc. IEEE APEC，Washington， DC， U.S.A， 2009： 447～451.

作者简介：

陈永祥（1992— ），硕士生，主研控制工程.