電動(dòng)車充電樁等充放電系統(tǒng)普遍采用兩級式的AC-DC-DC功率變換結(jié)構(gòu),其中間環(huán)節(jié)存在的大容值電解電容帶來系統(tǒng)壽命低、體積大等問題,限制了系統(tǒng)在功率密度、工作效率以及可靠性等方面綜合性能的提高。因此亟需開展新型AC-DC功率變換技術(shù)的研究,以提高其綜合性能,具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。本文提出一種新型三電平單級式高頻隔離型AC-DC變換器,無需中間環(huán)節(jié)的大容值電解電容,通過一級拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)同時(shí)實(shí)現(xiàn)基本的AC-DC變換、電氣隔離和雙向升降壓,因此具有更高的功率密度、更長的使用壽命和更高的工作效率。本文對其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、調(diào)制策略以及閉環(huán)控制策略開展了深入細(xì)致的研究工作。首先,提出一種三電平單級式高頻隔離型AC-DC變換器拓?fù)洹ζ浠竟ぷ髟磉M(jìn)行深入分析。并以一般性三移相調(diào)制策略為基礎(chǔ),深入分析其交流側(cè)分壓電容電壓特性,進(jìn)而給出一種交錯(cuò)式PWM調(diào)制方法,這種調(diào)制方法實(shí)現(xiàn)了分壓電容電壓與諧振電容電壓的解耦,僅通過調(diào)節(jié)載波相位即可實(shí)現(xiàn)電容電壓均衡,從而簡化了均壓控制方案。其次,對給出的一般性三移相調(diào)制策略下的主要工作波形進(jìn)行分析,給出了不同開關(guān)狀態(tài)下的等效電路。通過基波分析法,在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi),推導(dǎo)出... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

AC-DC變換器結(jié)構(gòu)圖

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-2-因此，亟需開展面向電動(dòng)車充電樁等儲(chǔ)能元件充放電系統(tǒng)的AC-DC功率變換技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)其在功率密度、工作效率以及可靠性等方面綜合性能的提高，具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。1.2AC-DC變換器的研究現(xiàn)狀目前，AC-DC變換器拓?fù)淇傮w可以分為單級式和兩級式，如圖1-2所示。其中，兩級式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如圖1-2中(a)所示。前級一般為PFC整流電路，后級為DC-DC變換器，中間通過電解電容來連接。前級PFC整流電路可以提高網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)，同時(shí)輸出端經(jīng)過電解電容可以獲得相對穩(wěn)定的直流電壓，相當(dāng)于為后級DC-DC變換器提供一個(gè)穩(wěn)定的輸入電壓源。而后級DC-DC變換器則為負(fù)載提供符合指標(biāo)要求的電壓電流。單級式AC-DC變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如圖1-2中(b)所示。對于單級式AC-DC變換器，有一種功率解耦型拓?fù)?相比于兩級式變換器，則減少了中間環(huán)節(jié)的電解電容，而電解電容，不僅體積大，且易損壞。因此，單級式AC-DC變換器相比于兩級式AC-DC變換器，減少了中間環(huán)節(jié)的電解電容，則提高了設(shè)備的可靠性。(a)兩級式AC-DC變換器結(jié)構(gòu)圖(b)單級式AC-DC變換器結(jié)構(gòu)圖圖1-2AC-DC變換器結(jié)構(gòu)圖1.2.1兩級式AC-DC變換器如今傳統(tǒng)的直流充電樁普遍采用的是兩級式AC-DC變換器，前級為三相整流電路，后級為LLC變換器。常見的三相整流電路有三相不可控整流電路、三相電壓型PWM整流電路、三相三電平PWM整流電路[4]。三相不可控整流電路如圖1-3所示。圖1-3三相不控整流電路

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-3-該電路由六個(gè)二極管進(jìn)行整流，結(jié)構(gòu)簡單，但當(dāng)負(fù)載一定時(shí)，電壓波動(dòng)較大，需要連接一個(gè)容值較大的電解電容來進(jìn)行濾波，如前文所述，電解電容體積大，易損壞的特點(diǎn)，降低了設(shè)備的可靠性，且網(wǎng)側(cè)電流的THD值較高。三相電壓型PWM整流電路如圖1-4所示，該電路由全控型器件構(gòu)成，可以實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)側(cè)電流的控制，相比于三相不控整流電路，提高了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，網(wǎng)側(cè)電流的正弦性要好，網(wǎng)側(cè)可以實(shí)現(xiàn)近于單位功率因數(shù)運(yùn)行。同時(shí)，三相PWM整流電路可以實(shí)現(xiàn)能量雙向傳遞，功率因數(shù)可調(diào)節(jié)，因此，其應(yīng)用范圍較為廣泛，不僅可以應(yīng)用于整流場合，且還可以應(yīng)用于有源電力濾波以及無功補(bǔ)償?shù)葓龊蟍5]。但三相電壓型PWM整流電路的輸出直流側(cè)同樣需要連接容值較大的電解電容來獲得相對穩(wěn)定的直流電壓。圖1-4三相電壓型PWM整流電路三相三電平整流電路如圖1-5所示，三電平電路相比于兩電平電路，開關(guān)管所承受的電壓應(yīng)力降低，網(wǎng)側(cè)電流更接近于正弦。圖1-5(a)、1-5(b)兩個(gè)電路分別為傳統(tǒng)的二極管鉗位式三電平整流電路[6]、電容鉗位式三電平整流電路。這兩個(gè)電路的開關(guān)管的數(shù)量均比三相電壓型PWM整流拓?fù)涞拈_關(guān)管數(shù)量多一倍，因此其開關(guān)的控制方法以及驅(qū)動(dòng)電路都相對較為復(fù)雜,二極管鉗位式三電平整流電路輸出側(cè)的兩個(gè)電容上的電壓需要對其進(jìn)行專門的均衡控制，而電容鉗位式三電平整流電路則需要遵循一定的開關(guān)導(dǎo)通規(guī)則來使鉗位電容達(dá)到充放電平衡。二極管鉗位式三電平整流電路可以實(shí)現(xiàn)能量雙向傳遞，而將二極管鉗位式三電平整流電路中的三個(gè)橋臂上的鉗位二極管分別用三個(gè)電容來代替，即可得到電容鉗位式三電平整流電路，其電路結(jié)構(gòu)相對簡單，但因其使用三個(gè)鉗位電容，故裝置體積相對于二極管鉗位式三電平整流電路較大，實(shí)際應(yīng)用中，使?

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3019284