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车载充电机PFC AC/DC变换器的高性能控制
| 论文题名： | 车载充电机PFC AC/DC变换器的高性能控制 |
| 关键词： | 车载充电机;变换器;功率解耦;电动汽车 |
| 摘要： | 新能源汽车具有低碳减排的特点，世界各国政府及汽车企业对新能源汽车的发展高度重视。车载充电机作为连接电动汽车电池系统与电网的接口，其工作性能直接影响电动汽车充电效率和电网电能质量。在两级结构的车载充电机中，前端PFC AC/DC变换器常采用电压外环和电流内环相结合的双闭环PI控制来实现交直流转换和功率因数校正，该方案存在动态性能差和抗干扰性弱的缺陷，影响系统的运行性能。此外，PFC AC/DC变换器的输出电容通常选用铝电解电容，该种电容故障率高、寿命低，严重影响变换器的可靠性。因此，提高PFC AC/DC变换器动态性能和可靠性已成为迫切需要解决的关键问题。 论文在基于微分平坦的PFC AC/DC变换器功率控制的基础上，提出适应负载需求的非线性功率控制的方法，旨在提高系统的动态性能，消除模型不确定性和未知扰动对系统动静态性能的影响。为此，论文以传统PFC Boost变换器为主电路进行主电路参数计算和器件选型，建立双闭环PI控制和非线性功率控制的两种PFC AC/DC变换器Matlab/Simulink仿真模型，通过仿真对比验证非线性功率控制的高效性。 在非线性功率控制研究的基础上，重点研究车载充电机PFC AC/DC变换器的无模型功率控制策略，旨在提升变换器对其存在的模型不确定性、未知扰动及测量噪声的鲁棒性的同时简化控制器的设计。为此，根据PFC AC/DC变换器的输入、输出建立PFC AC/DC变换器的超局部模型，再设计无模型功率控制器，且通过系统建模和仿真研究证实所提出的PFC AC/DC变换器无模型功率控制方法的可行性。在上述工作的基础上，制作车载充电机前端PFC AC/DC变换器系统样机，基于dSPACE快速控制原型开发平台，完成无模型功率控制的PFC AC/DC变换器系统实验测试，证实该控制策略的可行性和有效性。 最后，论文重点研究集成功率解耦的PFC AC/DC变换器设计，包括功率解耦电路基本原理、关键参数计算和控制器设计，旨在吸收PFC AC/DC变换器输出功率中存在的交流脉动部分，且可用小容量的薄膜电容代替电解电容，以提高系统的可靠性，且通过系统建模与仿真，验证集成功率解耦的PFC AC/DC变换器系统的技术优势。 |
| 作者： | 曹灵灵 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 李红梅 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 合肥工业大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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