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基于非对称双有源桥的单级变换器研究
| 论文题名： | 基于非对称双有源桥的单级变换器研究 |
| 关键词： | 电动汽车;车载充电器;单级变换器;变占空比控制;非对称双有源桥 |
| 摘要： | 随着科技飞速发展，各种电力电子整流装置广泛应用，谐波所造成的危害越发严重。特别是近年来随着电动汽车相关产业的飞速发展，其保有量不断提高，充电装置应用愈发广泛。车载充电器体积较小易于携带，可缓解电动汽车充电设施不足带来的困难，为减少谐波所造成的危害，充电器中都带有功率因数校正装置。本文以一种基于非对称双有源桥的单级式变换器为研究对象，分析其工作原理和控制方法实现功率因数校正，可应用于车载充电器等整流装置中。 两级式拓扑为目前最常见的车载充电器拓扑，为进一步提高车载充电器的功率密度，本文采用单级隔离型变换器。该拓扑基于非对称双有源桥电路，采用变压器漏感作为储能电感，减小了对变换器电感的要求;整流输出母线电容不起直流支撑作用，仅为回流电流提供路径的作用，因此可以采用小的钽电容代替原来的大电解电容，既延长了变换器寿命，也减小了电容体积;该变换器易于实现软开关，减小了开关损耗，提高了效率。 本文首先对单级隔离型变换器的工作原理进行详细分析。依据输入电压、输出电压和变压器漏感电流是否连续，将电路分为升压断续工作模式、升压连续工作模式、降压断续工作模式和降压连续工作模式。分析变压器漏感大小对电路状态的影响，给出电路运行在各个模式的条件，并搭建各个模式下变换器的模型。依据电路的工作原理和设计指标，推导出单级隔离型变换器的滤波器、变压器漏感以及输出电容的参数选择范围。 进一步针对用于断续模式的变占空比控制进行优化，采用该优化的变占空比控制方法，使变换器在半个工频周期内可以分别工作于升压模式和降压模式，从而在控制输出电压和功率因数校正的基础上，实现宽电压范围的输出;基于电路工作状态的分析，设计随着电压变化平滑跨越各工作状态的控制方程，使电流不会在变化工作状态时发生突变。搭建仿真模型，完成各模式下输入电压控制和功率因数校正，验证了工作原理和控制器设计的正确性与准确性。 最后搭建硬件平台进行实验验证。完成了主电路器件选择，驱动电路和采样电路设计，并通过DSP实现了控制电路的数字化。结果表明该拓扑不仅可以实现功率因数校正功能也可以对输出电压进行调节，验证了电路策略和电路拓扑的可行性。 |
| 作者： | 周文正 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 王辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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