電動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用價值。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,通過一級拓撲結(jié)構(gòu)同時實現(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。本文對其拓撲結(jié)構(gòu)、調(diào)制策略以及閉環(huán)控制策略開展了深入細致的研究工作。首先,提出一種三電平單級式高頻隔離型AC-DC變換器拓撲。對其基本工作原理進行深入分析。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,進而給出一種交錯式PWM調(diào)制方法,這種調(diào)制方法實現(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

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【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，亟需開展面向電動車充電樁等儲能元件充放電系統(tǒng)的AC-DC功率變換技術(shù)，以實現(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用價值。1.2AC-DC變換器的研究現(xiàn)狀目前，AC-DC變換器拓撲總體可以分為單級式和兩級式，如圖1-2所示。其中，兩級式拓撲結(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變換器提供一個穩(wěn)定的輸入電壓源。而后級DC-DC變換器則為負載提供符合指標(biāo)要求的電壓電流。單級式AC-DC變換器拓撲結(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撲,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-該電路由六個二極管進行整流，結(jié)構(gòu)簡單，但當(dāng)負載一定時，電壓波動較大，需要連接一個容值較大的電解電容來進行濾波，如前文所述，電解電容體積大，易損壞的特點，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)的動態(tài)響應(yīng)，網(wǎng)側(cè)電流的正弦性要好，網(wǎng)側(cè)可以實現(xiàn)近于單位功率因數(shù)運行。同時，三相PWM整流電路可以實現(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。這兩個電路的開關(guān)管的數(shù)量均比三相電壓型PWM整流拓撲的開關(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)的兩個電容上的電壓需要對其進行專門的均衡控制，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)則來使鉗位電容達到充放電平衡。二極管鉗位式三電平整流電路可以實現(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橋臂上的鉗位二極管分別用三個電容來代替，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，實際應(yīng)用中，使?

【參考文獻】：
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：3019284