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电动汽车多模式双向车载充电器研究
| 论文题名： | 电动汽车多模式双向车载充电器研究 |
| 关键词： | 电动汽车;车载充电器;控制策略;硬件结构;软件设计 |
| 摘要： | 当前，由于化石能源短缺和环境污染问题等因素的影响，新能源电动汽车在全球受到了广泛关注。车载充电器作为电动汽车的核心部件之一，主要作用是保证电网与电动汽车电池之间的能量交换，其性能优劣对电动汽车的安全性、便利性以及经济性具有重要影响。 首先，本文对电动汽车的行业背景进行了简单的介绍，对车载充电器的常见拓扑及其优缺点进行分析。在此基础上，提出了一种多模式双向车载充电器的拓扑。该拓扑采用两级式结构，由前级AC-DC变换器和后级CLLLC谐振变换器构成。它可以被配置成三相模式，也可以被配置成单相模式，并且在每种模式下都可以实现能量的双向流动。本文对其工作原理进行了详细分析。 随后，本文对车载充电器的控制策略进行研究。针对传统的控制策略无法适应电网电压含有高次谐波和频率波动等复杂工作状况的问题，本文改进了控制策略，前级AC-DC变换器采用比例谐振(Proportional resonant,PR)控制器，并且级联了谐波补偿器(Harmonic compensators,HC)，可以有效地抑制电网高次谐波的干扰。同时将比例谐振控制器中谐振环节的输出作为锁相环的输入信号，经过相角补偿之后锁定电网的频率和相位，当电网频率波动时，仍旧保持良好的工作状态。针对车载充电器运行于单相模式时，直流母线存在二倍频纹波功率的问题，本文采用Buck型有源功率解耦电路消除纹波功率，并分别对其在断续模式和连续模式下的工作状态和控制策略进行研究。针对后级CLLLC谐振变换器开关频率变化范围大，并且当开关频率偏离谐振频率时变换器的效率较低这一问题，本文采用变直流母线电压的控制策略，使其开关频率变化范围大幅缩小且保持在谐振频率附近，提高了工作效率。 最后，本文对车载充电器的硬件和软件进行设计，包括主要元器件的选型、驱动电路和采样电路的设计、DSP的配置以及中断服务程序的设计等。通过Simulink仿真软件验证了所提出的拓扑和控制策略的可行性，进而搭建了一个额定功率为3.3kW的实验平台进行实验验证。 |
| 作者： | 王武辉 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 程鹤 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国矿业大学(江苏) |
| 学位年度： | 2022 |
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