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有轨电车全SiC辅助变流器设计与研究
| 论文题名： | 有轨电车全SiC辅助变流器设计与研究 |
| 关键词： | 有轨电车;辅助变流器;结构设计;碳化硅;损耗分布;功率密度 |
| 摘要： | 辅助变流器是现代有轨电车车辆的重要组成部分，其效率和功率密度一直是人们关注的重点。随着新型SiC器件的发展，应用SiC器件的电力电子系统在开关频率、效率、功率密度等方面均取得了重大突破。本文围绕全SiC辅助变流器系统的设计与研制，完成了SiC器件工作特性的研究和损耗模型的建立，完成了辅助变流器拓扑结构的损耗模型搭建、优化设计、开关频率选择、控制方案设计与仿真验证，最终完成了40kVA全SiC辅助变流器样机的研制与调试，并与原Si系统做了对比和分析。 本文首先对SiC MOSFET的器件特性进行了研究，对同等级SiC/Si器件做了测试对比，测试内容包括:开关损耗、饱和压降和二极管正向压降，测试结果表明SiC MOSFET具有低饱和压降和低开关损耗的优良特性，然后基于SiC MOSFET器件开关过程推导了器件损耗计算方法，得到了测试数据的验证。 然后针对全SiC辅助变流器，通过损耗模型对DC/DC模块结构进行了优化选择、对整流管电压振荡机理及抑制方案进行了研究、分析和优化选择，确定系统拓扑结构为移相全桥变换器+RCD缓冲吸收电路+三相逆变器，确定系统开关频率为: DC/DC模块为40kHz，DC/AC模块为10kHz;然后完成了主电路参数设计和控制系统设计，在样机设计过程中，利用Matlab、PSIM和PLECS软件分别对主电路参数和控制策略、整流管电压振荡抑制方案和系统损耗进行了仿真验证。 最后是对40kVA的全SiC辅助变流器的实验验证，分别完成了样机的额定工况实验、整流管电压振荡抑制方案效果验证和系统损耗分布的测量，并对比了Si/SiC系统尺寸和关键元件尺寸，得到结论:应用SiC器件后，辅助变流器的效率提高1.76％，功率密度提高50％。 |
| 作者： | 刘皓 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 杨中平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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