城市轨道交通发展越来越人性化,为响应国家绿色环保、经济适用的发展需求,本文依据某公司拟立项项目,为五公里试验线特有的轨道检测车设计一款采用锂电池作为动力来源的电源系统。本文电源系统主要适用于该试验线轨道检测车,采用新能源锂电池作为能量来源;采用DSP作为充电器控制电路核心部件;采用PI调节器消除稳态误差,改善稳定性能;采用芯片LTC3891和LTC4000控制恒流充电向恒压充电的转换。本文主要内容如下:首先,对新能源锂电池的特性进行分析,从锂电池的老化机理、安全性演变机理、剩余电量估算以及充放电特性等方面进行论述。结合锂电池特性,采用先恒流再恒压的充电方式,满足了轨道检测车电源系统的充电要求。根据试验线主要特点并结合电机性能选取直流电机作为驱动单元。通过计算轨道检测车在不同工况时的功率确定电机的各项参数,并对电机转速、转矩进行验算。再根据电机的各项参数和轨道检测车的续航里程计算出锂电池组串联个数和总数量,最终确定锂电池组的串并联组合方式。其次,对轨道检测车电源系统充电主电路和控制电路进行设计。提出充电主电路的设计思路并设计出主电路原理图;对整流滤波电路、Buck电路、逆变电路和变压电路进行设计,对各个电路中的重要器件进行参数计算;控制电路采用DSP作为核心部件并对DSP的最小应用系统进行分析;对电压电流采集电路、保护电路、驱动电路和恒流恒压控制电路进行设计,并绘制出相应的原理图;对PI调节器进行校正,采用零极点配置法和对比解的方式确定PI调节器参数;对充电控制策略进行分析并确定采用输出单闭环控制的方式。最后,在Simulink仿真环境中,搭建主电路仿真模型和PWM波发生模块,PWM波发生模块调整参数,输出PWM波控制主电路充电。根据锂电池的充电电流和充电电压仿真曲线,结果表明本文设计的充电主电路满足轨道检测车电源系统的充电性能要求。采用工控机模拟锂电池状态参数,采用PCI板卡采集信号并传入控制电路板,测量驱动电路输出,调试结果显示控制系统正常稳定运行。