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作者：王小彬福州大学

学位级别：硕士

可再生能源的开发利用是解决能源危机的有效措施之一,太阳能作为取之不尽的清洁能源,在能源利用的比例中越来越高,其中光伏并网发电是利用太阳能的重要方式。交流模块式作为一种光伏发电系统架构,具有抗阴影能力强、即插即用、可靠性高... 详细信息

可再生能源的开发利用是解决能源危机的有效措施之一,太阳能作为取之不尽的清洁能源,在能源利用的比例中越来越高,其中光伏并网发电是利用太阳能的重要方式。交流模块式作为一种光伏发电系统架构,具有抗阴影能力强、即插即用、可靠性高等优点,已成为光伏发电的很重要架构之一。微功率光伏并网逆变器PVMI作为交流模块式发电架构的核心设备,面临着输入电压低范围宽、升压比大、对效率和功率密度要求严苛等挑战。针对这些挑战,本文提出研究了一种前级采用全桥LLC谐振变换器,后级采用全桥逆变器的两级电路结构,作为PVMI的电路拓扑。LLC谐振变换器一般采用变频控制,对于输入电压很宽的PVMI,调频范围很大,这对器件的选择、设计、系统控制稳定性都带来了很大挑战,甚至是不可行的控制方式。就此关键问题,本文提出采用变频+移相相结合的混合控制LLC谐振变换器来解决此问题。文章分析了变频控制和变频移相控制LLC谐振变换器的工作原理,并用基波近似等效法对变换器的基本特性进行了分析,推导了输入输出电压的增益表达式,同时讨论了变频与移相控制的权重,即变频控制的频率范围和移相控制的移相范围。全桥逆变电路采用无差拍控制策略控制并网电流,文章详细推导了无差拍电流控制的数学模型。针对无差拍控制模型只能用在电感电流连续模式的问题,以及光伏逆变器并网电流THD规定和加州(CEC)或欧洲(EU)效率的权重特点,本文研究了一种分段变频控制的方法,根据并网电流的大小改变开关频率,使电感工作在电流连续模式,兼顾逆变器的效率和并网电流THD。最后,设计了一台额定输出250W,基于Dspic33fj32gs606全数字控制的微功率光伏并网逆变器原理样机,并完成了实验调试。实验结果表明：样机在全电压输入下开关频率变化范围窄,并网电流畸变小,功率因数高,效率高,峰值效率为94.5%,CEC效率为93.5%,控制方案有效可行。

关键词：微功率光伏逆变器 LLC谐振无差拍混合控制宽电压输入

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微网光伏并网及电能质量控制系统

微网光伏并网及电能质量控制系统

作者：兰征湖南大学

学位级别：硕士

随着世界各国加大对可再生能源的开发与利用,太阳能光伏发电（PV）产业发展迅速。基于可再生能源的分布式微型电网（Microgrid）技术能够提高能源利用率,同时保持较高的供电质量,近年来倍受关注。微网光伏并网发电系统发电规模小,渗透率... 详细信息

随着世界各国加大对可再生能源的开发与利用,太阳能光伏发电（PV）产业发展迅速。基于可再生能源的分布式微型电网（Microgrid）技术能够提高能源利用率,同时保持较高的供电质量,近年来倍受关注。微网光伏并网发电系统发电规模小,渗透率高,主要分布于电网末梢,是微网中重要的微源,逐渐成为国内外的研究热点。本文以微网光伏并网及电能质量控制系统（GPQC）为研究对象,讨论其并网发电和电能质量控制双重功能,供能同时改善微网电能质量。本文在对比微网光伏并网系统和有源电力滤波器（APF）的系统结构和工作原理基础上,分析得出微网光伏系统并网逆变器与有源滤波器具备相同的主电路拓扑结构,运行方式和控制方法上也均有相同之处,理论上可以进行统一控制,使光伏并网系统同时实现APF功能。GPQC系统能节省微网单独配置有源滤波等被动治理装备的硬件开销,使得新能源发电更加绿色环保,对含多种分布式能源形式的微网并网电能质量控制也有一定参考价值。文章分析了微网光伏并网及电能质量控制系统的基本原理,建立了数学模型,针对并网有功电流、无功电流、谐波电流等的复合控制,提出了无差拍复合控制方法。指令信号计算将光伏并网输出和直流侧电压恒定所需的有功电流,补偿所需的无功及谐波电流统一起来,形成复合控制电流指令,基于复合校正的无差拍电流跟踪控制使系统实现对指令电流快速无差跟踪。利用最大功率点跟踪算法（MPPT）确定并网最大有功电流,根据瞬时功率理论进行谐波检测并形成复合控制指令计算。在上述理论分析的基础上,阐述了GPQC系统各部分的设计,包括主电路参数设计,DSP控制系统硬件部分的设计,控制算法的软件实现。仿真

关键词：微网光伏并网电能质量瞬时功率理论无差拍

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表贴式永磁同步电机弱磁区电流谐波抑制

表贴式永磁同步电机弱磁区电流谐波抑制

作者：王贺超天津大学

学位级别：硕士

表贴式永磁同步电机以其运行可靠、功率密度高等优点，广泛应用于电动汽车、航空航天等领域。由于永磁体产生的磁场不可调节，随着电机转速的升高，电机反电势会达到逆变器输出电压极限，导致电机转速不能继续上升，限制了其在有宽调速... 详细信息

表贴式永磁同步电机以其运行可靠、功率密度高等优点，广泛应用于电动汽车、航空航天等领域。由于永磁体产生的磁场不可调节，随着电机转速的升高，电机反电势会达到逆变器输出电压极限，导致电机转速不能继续上升，限制了其在有宽调速范围、恒功率运行要求的高性能电机驱动系统中的应用。过调制策略和弱磁控制可以扩大永磁同步电机的调速范围，但是会给电机控制系统引入电流谐波，进而产生转矩波动。为此，本文分析过调制产生电流谐波的原因，并提出了电流谐波抑制策略。本文针对永磁同步电机在弱磁过调制工况下产生的电流谐波和转矩波动这一问题，提出了比例-积分-谐振和无差拍两种过调制电流谐波抑制策略。本文从永磁同步电机的数学模型出发，根据弱磁控制和过调制策略的基本原理，分析过调制产生电流谐波的原因，研究电流控制器的增益对扰动信号的抑制作用，构建比例-积分-谐振电流控制器，并推导该控制器的参数整定方法，实现了对弱磁过调制工况下电机系统产生电流谐波的有效抑制，改善系统稳态运行能力。为进一步提高系统的动态性能，电流环采用无差拍控制策略。本文分析了无差拍控制策略在模型参数不匹配工况下产生稳态误差的原因，并利用低通滤波器反馈补偿方法消除了上述误差，对比研究补偿前后无差拍控制系统的稳定性。最后采用两种方案解决电流采样延迟问题。研究表明，无差拍电流谐波抑制策略能有效抑制过调制产生的电流谐波，提高系统的动静态性能。本文在永磁同步电机调速系统仿真和实验平台的基础上，仿真分析了比例-积分-谐振电流谐波抑制策略和无差拍电流谐波抑制策略对电流谐波和转矩波动的抑制作用，同时实验验证比例-积分-谐振电流谐波抑制策略。结果表明，本文提出的两种电流谐波抑制策略均能有效抑制过调制产生的电流谐波，削弱转矩波动。

关键词：永磁同步电机弱磁过调制谐振控制无差拍

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工业企业配电网中高压APF的研究

工业企业配电网中高压APF的研究

作者：郭佳才湖南大学

学位级别：硕士

工业企业配电网中电力电子装置的广泛应用带来了电能质量问题，有源电力滤波器由于在无功补偿和谐波抑制方面具有良好的动态性能成为了谐波治理的有效方式。传统的低压有源电力滤波器受功率开关管承受电压等级的限制，无法直接应用于中... 详细信息

工业企业配电网中电力电子装置的广泛应用带来了电能质量问题，有源电力滤波器由于在无功补偿和谐波抑制方面具有良好的动态性能成为了谐波治理的有效方式。传统的低压有源电力滤波器受功率开关管承受电压等级的限制，无法直接应用于中高压配电网。因此有必要研究应用于中高压配电网的有源滤波器拓扑，调制方法以及控制策略。本文首先分析了变压器低压侧接并联型有源电力滤波器，并联混合型有源电力滤波器以及多电平有源电力滤波器等几类应用于中高压场合的典型拓扑结构，从控制和实用的角度对比了这几类拓扑结构存在的优缺点，选择了三角型连接的H桥级联型有源电力滤波器作为本文研究的内容。接着，研究了适用于H桥级联有源电力滤波器的调制策略，详述了双极性SPWM调制和单极倍频调制原理，从这两种调制策略对单个H桥输出电压和级联叠加输出电压的数学表达式定量分析了基波放大倍数、最低谐波群分布、等效开关频率，并通过仿真验证了理论分析的正确性。从而选择了具有优良谐波特性的半周期移相单极倍频载波SPWM调制策略。然后，针对谐波检测、直流侧稳压控制、电流跟踪控制三方面深入研究了H桥级联型有源电力滤波器的控制策略。介绍了两类常用的谐波检测算法，基于傅立叶级数检测算法和基于瞬时无功功率的检测算法。分析了H桥级联型有源电力滤波器电容电压不平衡机理，提出了总电压控制和电容电压平衡策略。重点研究了无差拍控制和准PR控制两种电流跟踪控制策略设计，深入探讨了准PR参数对跟踪性能和稳态性能的影响，给出了合理的准PR控制参数，仿真结果表明准PR能够实现对指令电流零稳态误差的跟踪，比无差拍控制具有更好的跟踪性能，更好的谐波抑制效果。最后，对低压单相H桥级联型有源电力滤波器进行了仿真分析，并对低压单相实验平台的主电路、控制电路、软件等实现进行了详述。最后在低压实验平台进行了电流跟踪实验，实验结果证明了硬件电路的合理性和本文所提出的控制策略的有效性。

关键词：中高压 H桥级联型有源电力滤波器调制策略谐波检测无差拍准PR控制

基于模块化多电平的柔性直流输电控制策略研究

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基于模块化多电平的柔性直流输电控制策略研究

作者：邓雪松西南交通大学

学位级别：硕士

模块化多电平换流器(MMC)是近年来提出的应用于VSC-HVDC的新型拓扑结构。与传统VSC-HVDC采用的两电平、三电平换流器拓扑结构相比,MMC不仅具有其原有优点,而且采用的是模块化设计。针对不同的电压等级场合,可通过调节串联的子模块数来... 详细信息

模块化多电平换流器(MMC)是近年来提出的应用于VSC-HVDC的新型拓扑结构。与传统VSC-HVDC采用的两电平、三电平换流器拓扑结构相比,MMC不仅具有其原有优点,而且采用的是模块化设计。针对不同的电压等级场合,可通过调节串联的子模块数来改变输出电平的大小。在电平数很大的情况下,不但使子模块的开关频率得到下降,而且大大降低输出谐波的大小而无需交流滤波器,十分适用于VSC-HVDC系统。本文对模块化多电平换流器的拓扑结构及工作原理进行了详细分析。从桥臂能量平衡的角度推导分析了子模块电容电压不平衡的原因。定义了平均开关状态,对子模块直流电容电流及桥臂电压波动原理进行了分析,得到了相间二倍频环流产生的原因以及表达式。设计了结合排序法的最近电平调制策略实现子模块电容电压的均衡控制,并进行了仿真验证。对桥臂电流及环流进行了傅里叶分析,通过其频谱图验证了对桥臂电流中环流大小及组成成分的分析。设计了叠加了三相桥臂能量均分控制分量的基于载波移相的均压调制策略,该策略在实现子模块均压控制的同时有效的抑制了环流。通过交流侧单相接地故障仿真,验证了采用三相桥臂能量均分控制比单相桥臂能量均分控制具有更好的抗干扰能力。对比了采用最近电平调制和载波移相调制策略下MMC电平数及控制器频率与MMC输出电压谐波含量的关系。分别建立了MMC-HVDC在三相静止坐标系及dq旋转坐标系下的数学模型,并在dq坐标系下对直接电流控制器的外环及内环控制器进行了设计。利用PSCAD仿真软件,建立了两端21电平的MMC-HVDC仿真模型,仿真验证了控制器具有良好的解耦特性及快速的动态响应能力。根据MMC-HVDC数学模型的特点以及无差拍控制在数字控制中的优点,对MMC-HVDC系统换流站的数学模型进行离散化,设计了在三相静止坐标系下的无差拍解耦控制策略。仿真验证该策略在具有良好的解耦特性及快速的动态响应特性的同时,由于减少了控制器的坐标变换次数及PI调节环节,控制器的运算量及复杂程度得到降低,便于数字控制器的设计与实现。根据多端MMC-HVDC的连接方式和控制原则,分析了主从控制策略和结合直流电压偏差的主从控制策略各自的原理和优劣,在PSCAD中搭建21电平的三端MMC-HVDC仿真模型,对两种控制策略进行了仿真,仿真结果表明了结合直流电压偏差的主从控制策略无需高速通信就能实现换流站模式的切换,提高了多端MMC-HVDC的灵活性和可靠性,应用范围更广。

关键词：柔性直流输电模块化多电平换流器均压控制环流抑制无差拍

基于V/v牵引变压器的高速铁路电能质量综合补偿系统研究

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基于V/v牵引变压器的高速铁路电能质量综合补偿系统研究

作者：张寅湖南大学

学位级别：硕士

高速电气化铁路由于其特有的供电模式和复杂的电力机车运行工况，导致牵引供电系统负序、谐波、电压波动等严重的电能质量问题。负序、谐波与电压波动等电能质量问题不仅增加电能的损耗，降低能源的利用效率，同时危害电力设备的正常运... 详细信息

高速电气化铁路由于其特有的供电模式和复杂的电力机车运行工况，导致牵引供电系统负序、谐波、电压波动等严重的电能质量问题。负序、谐波与电压波动等电能质量问题不仅增加电能的损耗，降低能源的利用效率，同时危害电力设备的正常运行，甚至引发电力事故，致使区域性停电、设备损坏，造成国民经济的严重损失。本文首先针对高速电气化铁路交直交型电力机车的牵引负荷特性进行了分析，详细研究了交直交型电力机车的工作原理、运行特性，以及机车简单运行带来的电能质量问题，包括各种牵引变压器下负序电流产生的机理，电网电流的不平衡度、谐波以及电压波动情况，为下文高速铁路综合补偿系统进行电能质量治理提供了基础。高速铁路电能质量综合补偿系统的拓扑结构从根本上决定了电能质量的治理方案，是高速铁路电能质量治理分析和研究的前提。为达到较好的治理效果，本文在认真分析国内外目前铁路各种治理方案的基础上，提出了由铁路功率调节器（RPC）与晶闸管控制电抗器（TCR）以及晶闸管投切电容器（TSC）构成的高速铁路电能质量综合补偿系统，分析其补偿原理，制定相应的补偿策略，建立了电气等效模型，探讨其控制策略，最后进行了仿真并搭建了1/100容量样机进行验证。结果表明，该综合补偿系统具备良好的负序和谐波治理效果，改善了牵引供电系统的电能质量，牵引网的电压波动也较小。高速铁路电能质量综合补偿系统的治理效果与其控制策略有很大关系，寻求一种简单、有效的控制方法是本文的另一个研究重点，本文采用了直流侧电压外环与交流侧电流内环双闭环控制的控制方案。对于直流侧电压的控制，其核心是保证直流侧储能电容吸收和释放的电能相等，考虑直流侧电压波动，采取一种参数动态调整的PI控制方法将直流侧电压波动量转换为有功电流信号叠加入电流内环中，进行动态补偿。在实际工程应用中，对于交流信号跟踪效果较好的控制策略主要有滞环控制策略和无差拍控制策略，本文分别采用这两种控制策略进行了仿真分析，并对比了其控制效果。在进行实验验证时，由于无差拍控制策略在载波频率较低时，仍有良好的治理效果，在工程实验时，优先选择了无差拍控制策略。

关键词：高速铁路电能质量铁路功率调节器(RPC) 综合补偿无差拍

基于VSC-HVDC的风电场联网控制策略研究

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基于VSC-HVDC的风电场联网控制策略研究

作者：康金良华北电力大学

学位级别：硕士

基于电压源换流器的高压直流输电技术（Voltage Source Converter Based HVDC,VSC-HVDC）是在传统直流输电基础上发展起来的一种新型输电技术。它除了具有传统高压直流输电的优点外,还具有能够独立控制有功、无功功率;动态补偿交流母线... 详细信息

基于电压源换流器的高压直流输电技术（Voltage Source Converter Based HVDC,VSC-HVDC）是在传统直流输电基础上发展起来的一种新型输电技术。它除了具有传统高压直流输电的优点外,还具有能够独立控制有功、无功功率;动态补偿交流母线的无功功率,稳定交流母线的电压;可向无源网络供电、易于构成多端直流系统等优点,更适合于风电场联网。本文首先系统地推导了DFIG的定、转子功率关系、电压方程和磁链方程,提出了机组的控制策略,并在PSCAD仿真软件下验证了其有效性,为研究风电场经VSC-HVDC联网奠定了基础;然后介绍了VSC-HVDC的基本原理和控制方式,建立了VSC-HVDC的数学模型,针对用于风电场联网的两端VSC-HVDC系统提出了相应的控制策略。针对用于风电场联网的VSC-MTDC系统,提出了适用于风电场联网的直流电压斜率特性的多端控制方式。仿真结果表明该控制策略能够实现不需要高速通信的条件下有功功率在两个直流接收端之间按比例分配;对风速阶跃变化具有良好的动态响应;在电网交流侧发生故障后具有良好的故障恢复特性。针对交流系统电压不平衡的情况,建立了dq旋转坐标系下的数学模型,分析了交流电压不平衡时VSC-HVDC系统的功率平衡关系。通过对功率平衡关系的分析,得出当负序电流得到抑制时,系统不平衡产生的二倍频分量也大大的减少了。在此基础上提出了以抑制负序电流为目标的不平衡控制策略,并将无差拍控制引入到正序电流内环控制中。仿真结果表明该控制策略能够很好地抑制负序电流,同时也大大降低了二倍频波动量。

关键词：风电场联网 VSC-HVDC VSC-MTDC 不平衡无差拍

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三相并联有源滤波器的控制研究

三相并联有源滤波器的控制研究

作者：黄欢南京理工大学

学位级别：硕士

随着科学技术的飞速发展,新能源并网技术更频繁地投入到生产中,非线性负载也更多地应用在电力系统中,这不可避免的带来了无功和谐波污染的问题。为补偿无功和尽可能地削弱谐波,人们开始把有源电力滤波器(APF)作为主要的研究方向,依靠它... 详细信息

随着科学技术的飞速发展,新能源并网技术更频繁地投入到生产中,非线性负载也更多地应用在电力系统中,这不可避免的带来了无功和谐波污染的问题。为补偿无功和尽可能地削弱谐波,人们开始把有源电力滤波器(APF)作为主要的研究方向,依靠它实时性强、补偿能力强、抗干扰性能优异等特点,在电力控制领域和工程实际中广泛运用。本文的研究对象是三相并联有源滤波器,先阐述了基本原理,选定好拓扑,建立了正常工作的数学模型,然后基于模型选定了谐波检测、补偿控制的方法以及电压调制的策略,确定了主电路参数,并设计出硬件控制电路和辅助主电路的软件程序,最后在matlab中仿真,证实本文设计方案的正确性和可行性。本文先叙述了谐波的概念和改善电能质量的方式,说明了有源滤波器的背景、发展和热点技术,并介绍了它的优势和分类情况,通过比较几种三相四线滤波器的常见结构,选定电容中分型为重点内容,并建立数学模型来说明其工作原理。然后,本文研究了 ip-iq法和FBD法,并分别加以改进,形成将两者结合的新型FBD谐波检测法;通过比较无差拍控制、预测控制的特点,提取预测法的优势应用到无差拍法中,改进为新型无差拍法作为本文的补偿方式,并选择空间电压矢量的调制策略。接下来,文章设计了 APF主电路,包括器件的选择及参数设置;并设计了以TMS320F28335芯片为核心的的硬件电路,包括采样调理、检测控制、驱动保护等单元,并在Altium Designer中画出了原理图;在硬件基础上设计了系统的软件流程,由主程序、中断程序、计算程序三部分构成,作出了各自的流程图。最后,按照之前的理论分析和参数设计,在matlab中搭建模型展开仿真,以电网电流的频谱、负载电流和中线电流的波形、直流侧电压是否稳定等为依据,说明了本文设计的三相并联APF在电网中的补偿性能十分良好,能够很好地滤除谐波和抵御电压畸变、负载突变这些意外情况。

关键词：三相并联有源滤波器 FBD 无差拍直流侧电压主电路硬件设计

电动汽车轮毂电机与空气悬架阻尼预测控制研究

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电动汽车轮毂电机与空气悬架阻尼预测控制研究

作者：李忠远江苏大学

学位级别：硕士

汽车工业为中国现代社会经济的发展与繁荣做出了巨大贡献,也彻底改变了人们的生活方式。然而,带来改变的同时也造成了空气污染、石油资源枯竭等问题,为缓解上述问题,被认为高效、环保的交通工具电动汽车应运而生。轮毂驱动电动汽车具有... 详细信息

汽车工业为中国现代社会经济的发展与繁荣做出了巨大贡献,也彻底改变了人们的生活方式。然而,带来改变的同时也造成了空气污染、石油资源枯竭等问题,为缓解上述问题,被认为高效、环保的交通工具电动汽车应运而生。轮毂驱动电动汽车具有结构简单、电机独立可控等优点,已成为轮毂驱动技术研究的重要方向。但由于在车轮内布置轮毂电机,带来的非簧载质量增加和轮毂电机激励问题会进一步恶化车辆及轮毂电机性能。因此,采取合适的控制方法降低车身振动负效应以及提升轮毂电机性能具有理论研究和现实应用双重意义。本文围绕轮毂驱动电动汽车展开轮毂电机控制和空气悬架阻尼控制研究。首先,介绍了无刷直流轮毂电机的结构及工作原理,并搭建轮毂电机系统模型;分析路面不平等因素作用下轮毂电机产生的不均匀气隙磁场,搭建垂向不平衡电磁力模型;不考虑轮胎胎面形变,轮胎带束运动视为刚体运动,搭建刚性环轮胎模型;结合流体力学和工程热力学,搭建包含空气弹簧线性模型和可调阻尼减振器模型的空气悬架系统模型;讨论分析轮毂电机与空气悬架间的耦合作用机理,搭建轮毂电机与空气悬架(Hub Motor and Air Suspension,简称HM-AS)系统模型;利用白噪声法搭建随机路面模型;搭建试验台架,通过对比分析轮毂电机单相电流和定子质量垂向加速度仿真与试验结果,验证所构建HM-AS系统模型准确性。其次,为缓解系统振动对轮毂电机造成的负面影响,引入矢量控制方法,并利用坐标变换搭建旋转坐标系下的轮毂电机模型;并将无差拍电流预测控制算法运用到轮毂电机矢量控制架构之中,设计无差拍电流预测控制器,实现对轮毂电机闭环控制系统的构建;分析结果显示,无差拍电流预测控制器能够有效提升轮毂电机响应速度、稳态精度并降低轮毂电机电磁转矩脉振。最后,基于HM-AS系统模型与显式模型预测控制理论,提出HM-AS系统阻尼显式模型预测控制策略;确定了车辆平顺性、操纵稳定性和电机性能多目标性能指标函数以及悬架动行程约束条件,并结合控制器参数约束设计显式模型预测控制器;基于多参数二次规划理论,划分状态分区离线计算最优控制律,确定状态分区上控制量和状态参数之间的线性对应关系,构建显式多面体分段仿射系统;在线查找确定状态分区获得最优阻尼力并应用于HM-AS系统;分析结果显示,所提出的显式模型预测控制算法能够有效缓解非簧载质量增加和轮毂电机激励问题导致的车辆及轮毂电机性能恶化问题,有效抑制HM-AS系统的垂向振动负效应。

关键词：电动汽车轮毂电机空气悬架无差拍显式模型预测控制

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高效双向电动汽车充电机的研究

高效双向电动汽车充电机的研究

作者：胡龙湖南大学

学位级别：硕士

电动汽车作为一种高效、节能、零排放的交通工具，将成为未来城市的主导。而对电动汽车充电机的研究，将直接影响未来电动汽车的发展。电动汽车充电系统为动力蓄电池提供能量补给，是电动汽车产业的重要支撑系统，也是电动汽车商业化过... 详细信息

电动汽车作为一种高效、节能、零排放的交通工具，将成为未来城市的主导。而对电动汽车充电机的研究，将直接影响未来电动汽车的发展。电动汽车充电系统为动力蓄电池提供能量补给，是电动汽车产业的重要支撑系统，也是电动汽车商业化过程中的一个重要环节。由于充电设施中的非线性、冲击性以及不对称负荷所产生的谐波引起电能质量指标恶化，干扰了电力设备及电气负载的正常运行，所以本文研究了一种双向、高功率因数、低谐波的电动汽车充电机。本文主要从以下几个方面进行研究：（1）首先分析了传统电动汽车充电机的拓扑结构和工作原理。传统电动汽车充电机一般采用两级式结构，即前级不可控整流电路和后级DC/DC变换器电路。由于这种充电机存在功率因数低、谐波含量高等问题，所以本文提出了一种高效双向的电动汽车充电机拓扑结构，即前级采用三相PWM变换器电路与后级采用带隔离半桥推挽DC/DC变换器电路，对其工作原理进行了详细分析。（2）通过分析电动汽车蓄电池充电特性，在常规充电和快速充电方式的基础上提出了一种多阶段恒流充电方式。针对双向电动汽车充电机的前级三相PWM变换器提出了一种功率前馈电流无差拍控制策略，实现了系统快速、无差跟踪;针对后级DC/DC变换器提出了一种电压电流双闭环控制策略，实现了系统的高效充放电。通过仿真验证了所提控制方法的正确性和有效性。文中还对所提控制策略进行了稳定性分析，结果表明控制策略具有良好的稳定性。（3）简单介绍了数字信号处理DSP工作原理与特点，并对事件管理器中的通用定时器、PWM信号产生与捕获单元进行了详细说明。对电动汽车充电机的控制子系统进行了详细阐述，其中包括过零中断模块、采样与数据处理模块、有功分量计算模块、前级功率前馈电流无差拍控制模块、后级电压电流双闭环控制模块。为保证整个系统安全、可靠运行，采用了软件保护子系统。（4）为验证本文所提出拓扑结构的实用性，研制了一台额定功率为20kW的高效双向电动汽车充电机，并详细说明了装置的主电路和控制电路设计方案。实验结果表明本文研究的高效双向电动汽车充电机拓扑结构和控制方法的正确性。本文研究的高效双向电动汽车充电机，为实现零污染、低噪声的电动汽车提供了可能，为实现电网调节用电峰谷差提供了可能。

关键词：充电机 PWM变换器 DC/DC 功率前馈无差拍多阶段恒流