【摘要】：工信部在2017年的中國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展國際論壇上披露,正在研究制定停止生產(chǎn)銷售傳統(tǒng)能源汽車的時(shí)間表,世界的主要國家也發(fā)布了各自國家的禁售傳統(tǒng)能源汽車的時(shí)間表,大多都在2025年到2040年之間。為了代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源汽車的市場(chǎng),大規(guī)模發(fā)展新能源汽車已成定局,而隨著電動(dòng)汽車行業(yè)的勃勃生機(jī),為電動(dòng)汽車充電的設(shè)備,也就是充電樁設(shè)備是必不可少的,而充電樁中的充電模塊的性能對(duì)電網(wǎng)具有很大的影響,所以提高充電模塊的性能指標(biāo)是非常重要的問題。只有高效率、高功率因數(shù)、低THD的充電模塊才能給電網(wǎng)帶來良好的供電環(huán)境,解決功率因數(shù)的問題,主要是通過改善輸入電壓與輸入電流的相位來改善功率因數(shù),由此業(yè)界提出各種功率因數(shù)校正的電路。本文所采用的功率因數(shù)校正電路為三相VIENNA整流拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),這是一款三相三電平Boost型中點(diǎn)箝位電路,具有高功率因數(shù)、低THD、功率開關(guān)數(shù)量少、開關(guān)管所承受的電壓應(yīng)力小等特點(diǎn)。充電模塊主要由前級(jí)三相VIENNA整流電路、后級(jí)LLC諧振變換電路組成,本文所研究的主要是前級(jí)三相VIENNA整流器電路,主要設(shè)計(jì)主要包括:(1)三相VIENNA整流器拓?fù)涞脑砗椭饕骷膮?shù)選擇。首先介紹幾種常用的功率因數(shù)校正電路,分析功率因數(shù)校正電路的發(fā)展過程,并分析各電路的優(yōu)缺點(diǎn),在此基礎(chǔ)上選擇三相VIENNA整流拓?fù)潆娐纷鳛楣β室驍?shù)校正主電路,并根據(jù)參數(shù)設(shè)計(jì)目標(biāo)對(duì)主電路運(yùn)行過程進(jìn)行分析,計(jì)算得到電路主要器件的參數(shù)。(2)系統(tǒng)功率主電路及控制器設(shè)計(jì)。根據(jù)對(duì)充電模塊主電路的參數(shù)分析,選擇出相關(guān)電路器件,基于三相VIENNA整流器拓?fù)湓O(shè)計(jì)出功率主電路,同時(shí),設(shè)計(jì)了輔助電源供電,提供3.3V、5V等電壓等級(jí)電源,確保為各電路芯片穩(wěn)定供電,采用高精密集成運(yùn)放設(shè)計(jì)出采樣調(diào)理電路,實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入與輸出電壓、電流的準(zhǔn)確采樣,為系統(tǒng)閉環(huán)控制提供硬件基礎(chǔ)。通過建立三相VIENNA整流器的三相靜止abc坐標(biāo)系和dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,SVPWM調(diào)制技術(shù)研究三相整流器控制策略,設(shè)計(jì)出系統(tǒng)控制環(huán)路。采用TMS320F28032作為主控芯片設(shè)計(jì)出控制器電路,并對(duì)系統(tǒng)主程序、PWM子程序、定時(shí)器子程序等程序設(shè)計(jì),完成了系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。(3)仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析。根據(jù)設(shè)計(jì)電路、器件參數(shù)、控制策略,利用Matlab中的Simulink搭建了系統(tǒng)仿真平臺(tái),仿真驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的合理性和有效性。然后制作出主電路、輔助電源、保護(hù)電路、IGBT驅(qū)動(dòng)電路、采樣電路、控制電路等,搭建了系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)樣機(jī),與后級(jí)LLC諧振變換器模塊進(jìn)行了聯(lián)機(jī)調(diào)試,驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的合理性和有效性。
【圖文】：

圖 1-6 三相 VIENNA 整流器的工作模式論文各部分內(nèi)容概括如下:第一章 緒論，本章節(jié)主要介紹的是研究本課題的目的與意義，同時(shí)分析了題的研究背景與發(fā)展前景，介紹了各種功率因數(shù)校正電路，熟悉功率因數(shù)校正發(fā)展與變化，最后則是介紹一下本文主要的研究內(nèi)容。第二章 本章節(jié)主要研究的三相 VIENNA 主電路，著重分析 VIENNA 整流的工作原理以及整個(gè) VIENNA 電路拓?fù)浜瓦\(yùn)行，然后建立數(shù)學(xué)模型，這樣更便進(jìn)行控制分析以及進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)。第三章 本章節(jié)主要介紹的是前級(jí) PFC 的電路功率電路的設(shè)計(jì)，主要介紹本文設(shè)計(jì)的主電路的雙向開關(guān)管的工作方式，以及整個(gè)原理圖的實(shí)際考慮，并主電路關(guān)鍵器件的選擇做出來解釋，分析了原因。第四章 本章節(jié)主要介紹的控制系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)以及軟件部分的設(shè)計(jì)，其控制部分主要介紹整個(gè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括最小控制系統(tǒng)，IGBT 部分電路

之前幾個(gè)章節(jié)著重的介紹了三相 VIENNA 的原理以及其工作方式和控制策略，同時(shí)對(duì) PFC 部分的電路做出了設(shè)計(jì)，以及系統(tǒng)的軟件也進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了更有效的分析這些電路以及檢測(cè)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的合理性，所以需要首先進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證合理性，然后，根據(jù)原理圖，先繪制出各個(gè)模塊的單獨(dú)的原理圖進(jìn)行打板分塊調(diào)試，驗(yàn)證原理圖的合理性。5.1 軟件仿真本文的仿真實(shí)驗(yàn)的平臺(tái)是 Matlab[49]里的 Simulink，根據(jù)之前選擇的三相VIENNA 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以及之前的數(shù)學(xué)模型以及控制算法在 Simulink 中搭建該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并分別在開環(huán)和閉環(huán)兩種情況下仿真得到波形并進(jìn)行比較，，通過比較分析原理圖的合理性。圖 5-1 所示為搭建的仿真平臺(tái)。
【學(xué)位授予單位】：安徽工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM461

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2616173