城市軌道交通車輛輔助電源系統(tǒng)中的充電機是車輛直流電源的重要裝置,提升充電機的功率密度和效率對充電機性能的優(yōu)化有重要而直接的影響。近年,碳化硅(SiC)寬禁帶半導體器件的出現(xiàn)為這一目標提供了實現(xiàn)的可能性,LLC諧振軟開關技術將進一步提升效率。本文基于碳化硅半導體器件的高頻特性,詳細研究了 LLC變換器的原理和特性,并將兩者結合應用于城市軌道車輛充電機的研制中。首先,論文詳細分析了 LLC變換器的主電路結構和三種工作模態(tài)的原理,通過基波分析法得到了電路的等效模型和電壓增益函數(shù),描述了變換器的增益特性以及ZVS特性和實現(xiàn)條件。結合解析法和圖解法完成了諧振元件(諧振電感、諧振電容和激磁電感)參數(shù)的設計流程,并基于充電機的實際參數(shù)對諧振參數(shù)進行了完整設計�；谙到y(tǒng)的實際參數(shù)建立了 LLC變換器充電機的仿真模型,驗證了諧振參數(shù)設計的有效性。其次,采用擴展描述函數(shù)(EDF)方法對LLC變換器進行了小信號建模,完成了變換器傳遞函數(shù)的推導過程�；谥C振變換器的特性對系統(tǒng)的控制方式進行選擇,基于建模獲得的輸出-控制傳遞函數(shù)對系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行了分析,然后通過頻域分析方法完成了控制器的設計,并在Matlab仿...

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 SiC器件特性及應用現(xiàn)狀
        1.2.1 SiC器件特性
        1.2.2 SiC器件國內外應用現(xiàn)狀
    1.3 城軌車輛充電機發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.1 輔助變流器充電機的發(fā)展
        1.3.2 LLC諧振軟開關技術研究現(xiàn)狀
    1.4 論文主要內容
2 LLC變換器拓撲結構和原理分析
    2.1 諧振變換器拓撲分析
        2.1.1 基本諧振變換器
        2.1.2 串并聯(lián)諧振變換器
        2.1.3 隔離型半橋LLC變換器
    2.2 諧振變換器工作模式及分析
        2.2.1 fm
sr模態(tài)工作原理分析

        2.2.2 f_s=f_r模態(tài)工作原理分析
fr模態(tài)工作原理分析">        2.2.3 f_s>f_r模態(tài)工作原理分析
    2.3 LLC變換器等效電路模型
        2.3.1 基波分析法電路模型
        2.3.2 電壓增益函數(shù)的特性分析
    2.4 LLC變換器的參數(shù)設計
        2.4.1 變換器ZVS特性及實現(xiàn)條件
        2.4.2 LLC變換器參數(shù)設計方法
        2.4.3 充電機LLC變換器參數(shù)計算流程
    2.5 仿真驗證
    2.6 本章小結
3 LLC變換器控制系統(tǒng)的分析與設計
    3.1 LLC變換器的擴展描述函數(shù)法建模
        3.1.1 非線性狀態(tài)方程
        3.1.2 諧波近似及擴展描述函數(shù)
        3.1.3 大信號模型
        3.1.4 LLC變換器的小信號模型
    3.2 LLC變換器閉環(huán)控制器的設計
        3.2.1 LLC變換器的控制方式
        3.2.2 LLC變換器系統(tǒng)穩(wěn)定性分析
        3.2.3 閉環(huán)控制器的設計
    3.3 充電機蓄電池的充電策略研究
        3.3.1 蓄電池常用充電方式
        3.3.2 恒流恒壓充電的仿真實現(xiàn)
    3.4 本章小結
4 基于SIC器件的LLC變換器充電機實驗分析
    4.1 全SIC充電機系統(tǒng)設計
        4.1.1 主電路參數(shù)設計
        4.1.2 控制電路設計
    4.2 全SIC充電機平臺實驗驗證
        4.2.1 軟啟動過程及效率測試
        4.2.2 LLC變換器的軟開關實現(xiàn)
        4.2.3 閉環(huán)控制器的驗證及分析
        4.2.4 蓄電池恒流恒壓充電實驗
    4.3 本章小結
5 結論與展望
    5.1 結論
    5.2 展望
參考文獻
附錄A
附錄B
作者簡歷及攻讀碩士學位期間取得的研究成果
學位論文數(shù)據(jù)集



本文編號：3970832

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