應用于電動汽車充電機的高功率密度三相VIENNA整流器研究.pdf

1、隨著電力電子裝置應用數(shù)量的增加，無功及電網(wǎng)諧波污染日趨嚴重。治理電網(wǎng)污染已成為電力電子應用領(lǐng)域的一個重大研究方向。在新能源電動汽車用戶日益增多的發(fā)展趨勢下，充電機接入配電系統(tǒng)時對電網(wǎng)的影響不容忽視，因此當前對充電機前級電路的網(wǎng)側(cè)電能質(zhì)量提出了更高的要求。此外，新型充電機應具有模塊化可并聯(lián)特點，有助于未來充電站的擴容和應用成本的減少，為此對新能源電動汽車充電機的高功率密度、高可靠性和高性價比提出了更高的要求。
　　論文針對電動汽車充

2、電機的應用要求，研究前級三相高功率因數(shù)VIENNA整流器的工作原理和控制策略。在分析了VIENNA整流器工作原理的基礎上，分別在三相靜止(abc)坐標系、兩相靜止(αβ)坐標系和兩相同步旋轉(zhuǎn)(dq)坐標系下建立了VIENNA整流器的數(shù)學模型和相應的等效電路;針對VIENNA電路直流輸出中點電位不平衡問題，建立了用于中點電位平衡控制的數(shù)學模型，揭示了中點電位不平衡的機理。
　　基于VIENNA電路在dq坐標系下的數(shù)學模型，本文在雙閉

3、環(huán)控制的基礎之上，首先提出了一種改進型雙前饋控制策略，即在傳統(tǒng)占空比前饋控制的基礎上，提出一種基于前饋系數(shù)自適應調(diào)節(jié)的占空比前饋控制，和輸出電壓變化量的前饋控制相結(jié)合方法，從而改善了直流輸出電壓的動態(tài)響應速度。然后根據(jù)電流環(huán)和電壓環(huán)的傳遞函數(shù)，給出了控制參數(shù)的整定方法。此外推導了中點電位平衡控制的傳遞函數(shù)，并給出了相應的控制參數(shù)。
　　針對電動汽車充電機的高功率密度應用要求，本文提出了一種數(shù)?；旌弦葡啾额l調(diào)制策略，生成的驅(qū)動脈沖信

4、號頻率是載波信號頻率的2倍，即利用低頻載波實現(xiàn)高開關(guān)頻率，因而程序運算資源得到大大增加，從而使得先進而復雜的控制算法能在低成本的數(shù)字控制芯片中得以實現(xiàn)。因此本文提出的數(shù)?；旌弦葡啾额l調(diào)制策略，一方面可以提高變換器的功率密度，另一方面還能提高充電機的性價比。
　　針對非隔離電動汽車充電機的共模漏電流問題，本文提出了一種基于改進型LCL濾波器的共模漏電流抑制方法，該方法未引入任何額外器件，而是通過重新組合交流側(cè)的無源器件，即在不增加成

5、本的情況下，保證了VIENNA整流器的高可靠性和高功率密度。在理論分析基礎上，本文對VIENNA整流器的主要硬件電路和軟件進行了設計。給出了VIENNA整流器主電路及其控制電路主要參數(shù)的設計方法，并給出了主要程序的流程圖。論文選用TI公司的數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processor, DSP) TMS320F28035為控制核心，搭建了5kW VIENNA整流器的實驗樣機。最后仿真和實驗結(jié)果驗證了本文理論分析的正確