单相一体化车载充电系统高低频纹波电流抑制方法

作     者：方剑 

作者单位：天津大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张云;韩永清

授予年度：2019年

学科分类：0808[工学-电气工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：电动汽车 一体化充电 单相PWM整流充电 隔离型双向直流变换器 高频纹波电流 低频纹波电流 电机绕组 辅助电源 

摘      要：近年来,随着化石资源不断地枯竭以及新能源不断地发展,纯电动汽车作为新能源汽车的一部分,自然也受到了国内外工业界以及学术界的广泛关注,其中,纯电动汽车的充电技术是其研究的重点内容之一。在电动汽车的诸多充电技术中,车载充电技术因其灵活、方便的特性被越来越多的学者所研究。在车载充电系统中,对于动力/辅助电池的高低频充放电电流纹波,均会造成电池发热及寿命缩短。因此需要一种具有较低的输入/输出高频电流纹波的隔离型双向直流变换器作为直流母线与动力/辅助电池的功率接口。另外,在一体化车载单相PWM整流充电系统中,车载直流母线会存在低频(二次)脉动功率,从而会产生低频纹波电流。因此,研究单相一体化车载充电系统中高低频纹波电流的抑制方法具有重要的现实及理论意义。本文首先针对一体化车载充电系统,介绍了接口车载直流母线与动力/辅助电池的低输入/输出电流纹波的隔离型双向直流变换器。该变换器相对于双有源桥具有较低的充放电电流纹波,且所有功率开关在全负载范围内能够实现零电压开通(ZVS)。本文对该变换器的运行原理、参数设计以及软开关实现范围进行详细地分析,最后通过样机的实验结果,验证该变换器原理的正确性。其次,针对车载一体化单相PWM整流充电直流侧所存在的低频纹波电流的问题,本文提出复用电机绕组的电感储能型低频纹波抑制方法,所提方法没有增加附加的硬件电路,具有较高的集成度。本文对所提出的低频纹波电流抑制方法的原理进行详细地分析,最后通过样机的实验结果,验证所提低频纹波有源抑制方法原理的正确性和有效性。最后,针对电感储能型低频纹波抑制方法中器件电流应力过大的问题,本文提出复用辅助电源的电容储能型低频纹波抑制方法,从而有效缓解电感储能型有源滤波器中器件的压力,且所提方法同样没有增加附加的硬件电路,集成度较高,成本较低。本文对所提出的低频纹波电流抑制方法的原理进行详细地分析,最后通过充电系统实验平台的实验结果,验证所提低频纹波有源抑制方法原理的正确性和有效性。