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电动汽车充电桩宽增益双向DC/DC隔离变换器研究
| 论文题名： | 电动汽车充电桩宽增益双向DC/DC隔离变换器研究 |
| 关键词： | 双向DC/DC隔离变换器;电动汽车;充电桩;谐振腔结构;同步变频控制 |
| 摘要： | 随着我国经济的高速发展，资源紧缺与环境恶化问题日益严重，绿色环保逐渐成为人们关注的焦点问题，新能源电动汽车技术逐渐成熟，逐步取代燃油汽车已成为大势所趋。其中，隔离型双向DC/DC变换器作为高压直流母线与电动汽车的连接桥梁，在V2G领域被广泛应用。在实际工况中，直流母线通过双向DC/DC变换器向电池充电时，电池侧需要有宽范围的电压增益，电池反向对直流母线放电时，母线侧需要有稳定的直流电压输出，可通过DC/AC变换器参与对电网电压的削峰填谷，缓解新能源发电的间歇性和波动性。本文针对电动汽车V2G领域中对双向直流变换器的需求，提出一种三电平双向全桥多谐振变换器，所做基本工作有以下几个方面： 首先介绍了国内外充电桩所用的几种基本拓扑，然后根据目前研究现状，将三电平混合钳位结构与添加辅助电感后的多谐振网络相结合，提出了适用于高电压等级、具有宽范围电压增益的三电平双向全桥多谐振DC/DC变换器，显著提高了增益范围，通过单级变换有效解决了充电所需的宽电压范围问题，该变换器可实现全范围开关管的零电压开通(Zero-Voltageswitch，ZVS)，谐振腔结构左右对称，采用改进的同步变频控制策略，即可满足电动汽车V2G的技术需求。 然后，根据变换器工作频率与谐振腔谐振频率的大小关系，将其正向及反向运行状态分别分为两种模式，对他们的工作过程进行了分析，对多谐振变换器增益及谐振频率与谐振网络参数的关系进行了推导，得出了变换器可同时利用电流基波与三次谐波进行功率传输的特性，在考虑变换器损耗及增益需求的条件下对多谐振网络进行了参数设计，并对变换器能够实现软开关的条件进行了推导。 最后，以2kW实验平台为例，根据变换器性能指标，进行了软硬件设计。在PSIM软件中，对所设计变换器进行了正反向开环及闭环仿真，并利用所搭建实验平台进行了实验验证，变换器正向运行时可在72kHz-125kHz频率范围实现两倍电压增益，相比较LLC谐振变换器有明显提高，通过实验证实了所设计三电平双向全桥多谐振变换器的合理性。 |
| 作者： | 李旭明 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 张纯江;高大智 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 燕山大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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