直流充電樁的高功率因數(shù)VIENNA整流器的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展及進(jìn)步，電力電子器件得到了廣泛的應(yīng)用，但由于其顯著的非線性，導(dǎo)致產(chǎn)生大量的諧波以及無(wú)功功率，從而造成損耗以及對(duì)系統(tǒng)或電網(wǎng)造成巨大的“污染”。電動(dòng)汽車的充電樁含有大量的電力電子器件，因此，接入電網(wǎng)的電動(dòng)汽車的充電設(shè)備不僅需要滿足功率大、充電快、可靠性高的特點(diǎn)，同時(shí)也要具有功率因數(shù)高、諧波含量少、開(kāi)關(guān)應(yīng)力低、功率開(kāi)關(guān)器件少等優(yōu)點(diǎn)。
　　本文考慮到電動(dòng)汽車直流充電設(shè)備的發(fā)展需求，提出了一種基于VIENNA整流器的前級(jí)整

2、流模塊的設(shè)計(jì)方案。該模塊具有功率因數(shù)高、開(kāi)關(guān)器件少、可靠性高、諧波抑制性好的優(yōu)點(diǎn)，具有較好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　論文研究了充電樁前級(jí)整流模塊——三相VIENNA整流器的工作原理及控制方法。本中首先分析了三相VIENNA整流器在三相靜止abc坐標(biāo)系、兩相坐標(biāo)系以及同步旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)對(duì)比論證，選擇基于同步旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系用于建模及分析，有利于控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)化。接著進(jìn)一步分析了VIENNA的控制策略。經(jīng)過(guò)分析論證，提出了一

3、種基于PI控制的電壓電流雙閉環(huán)控制策略，并對(duì)電流加以解耦，進(jìn)一步簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)典型Ⅰ系統(tǒng)，典型Ⅱ系統(tǒng)和典型二階系統(tǒng)的比較，考慮到電流內(nèi)環(huán)注重快速的電流跟隨性，電壓外環(huán)注重輸出電壓的穩(wěn)定性及抗干擾能力，故電流內(nèi)環(huán)按典型I系統(tǒng)來(lái)設(shè)計(jì)，電壓外環(huán)按典型Ⅱ系統(tǒng)設(shè)計(jì)。然后分析了傳統(tǒng)的三電平空間矢量脈沖調(diào)制（SVPWM，Space Vector Pulse Width Modulation），結(jié)合VIENNA整流器的特點(diǎn)，提出了適用于三相VIE

4、NNA整流器的改進(jìn)型SVPWM調(diào)制方法，并解決了電壓、電流區(qū)間判斷復(fù)雜的難題，通過(guò)分析指令電壓區(qū)間間接判斷電流區(qū)間，從而簡(jiǎn)化了控制算法。最后在電壓區(qū)間判斷的算法上進(jìn)一步簡(jiǎn)化，加快了硬件電路控制芯片的運(yùn)算速度。同時(shí)，為了保證輸出端兩電容上的電壓平衡，提出了一種基于SVPWM調(diào)制的平衡策略。
　　在論文的最后，對(duì)VIENNA整流器的主要硬件電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)，搭建了16kW的整流樣機(jī)，并通過(guò)Matlab軟件仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了本文理論研究