新型EPS电源工作过程及仿真研究
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。所以电池容模压电感器量检测是至关重要的。根据PWM整流器能量模压电感双向传输的优点，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I*(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I*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I*·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Simulink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凋节，使蓄电池的端电压跟踪给定电压值。内环采用P调节，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，高功率闪数控制时，PWM整流器网侧电流跟踪电压信号。从图3和图4中可差模电感以看出，蓄电池充电初期，电流幅值较大，当t=0.1 s时。电流幅值减少，蓄电池端电压达到稳态值；当蓄电池由恒压充电到浮充电(电压稍降)时，蓄电池有短暂的放电过程，即t=0.25 s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电感器材料功率因数，而外环仍然是电流环(直流)，采用PI调节，控制直流侧的电流跟踪给定信号，实现恒流充电或者有源逆变功能。
图5和图6是40 A的恒流充电到40 A的有源逆变仿真的电压／电流波形。在恒流充电过程，交流侧电压与电流同相，蓄电池吸收电网能量；在有源逆变过程，交流侧电压与电流反相，蓄电池给电网供电，放电电流基本恒定，可以进行蓄电池容量测量。
3.2.3 无源逆变仿真分析
无源逆变即蓄电池给负载供电的过程。跟其他一般逆变控制方法相同，控制输出电压的频率与幅值不变。从图7可以看出，当t=0.2 s时，并联一个电阻，模拟负载的扰动，逆变电压的波形基本不变，可见逆变电源有一定的带负载能力，鲁棒性较好。
4 结 语
根据PWM整流器的优点所设计的新型EPS应急电源实现了蓄电池管理的自动化和数字化。对提高后备电源系统的安全运行、可靠性和延长蓄电池的使用寿命也有着十分重要的意义。通过对新型EPS应急电源的各个工作过程的分析和仿真，对新型EPS具有更加全面、更加深入电感器厂家的认识，是进一步研究和设计的基础，在深入研究中发挥重要作用。
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