随着中国铁路建设的大规模发展,国内动车组相关技术研究也不断深入。为了缓解动车组在电气化线路与非电气化线路交叉条件运行的困难,解决内燃动车组在城市运行的污染问题,更加环保的混合动力动车组应运而生。混合动力动车组关键技术研究与典型样车研制项目是北京交通大学与长春轨道客车股份有限公司联合开展的,混合动力动车组是至少具有两种能量来源的动车组。充电机主要完成对混合动力动车组紧急蓄电池充电和对动车组列车所有低压直流负载供电功能。本文基于理论与工程基础,完成了对蓄电池充电方式分析、充电机主电路设计、控制系统设计、模型仿真与实验验证等工作。本文首先对动车组蓄电池特点进行了分析,并根据新型锂电池的特点,选择钛酸锂类型电池作为混合动力动车组紧急蓄电池。然后通过对不同充电方式的对比,选择了先阶段恒流后恒压的充电方式。其次,完成了对充电机主回路的设计以及对主要器件的选型工作,并对充电机损耗器件的损耗进行详细计算,并据此估算了充电机的整体效率。然后,设计了充电机控制系统的硬件框架,完成了充电机控制系统采样环节、模数转换环节的设计。选择了充电机的控制方式,分析了脉冲生成原理,并完成了电压电流控制、保护与重启等关键环节的程序设计工作。再次,建立了充电机的小信号模型,推导了控制系统的传递函数,使用零极点配置的方式设计了PI控制器,然后对系统的稳定性进行了分析。最后推导了PI控制器的数字实现形式,并设计DSP中的PI控制程序。最终,利用计算机仿真软件建立系统仿真模型,根据仿真初步验证设计的可行性。完成样机生产并对样机进行了基本功能性测试、性能试验,并完成了装车调试等工作。最终的试验数据表明,充电机样机在输出电压控制、充电电流控制、保护与重启功能等方面均达到了设计预期要求,并在混合动力动车组样车上可靠运行。