【摘 要】
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在全球能源结构改革和低碳环保理念的推进下,电动汽车产业应运而生。动力电池充电技术作为电动汽车相关核心技术之一,近年来也成为研究的热点。开发一台具有双向能量传输功能、高功率因数、低交流谐波含量、高效率的AC/DC变换器对于实现动力电池双向充放电意义重大。基于此,本文研究并设计了一台高性能6.6k W双向AC/DC T型三电平变换器,并通过实验验证其可行性。本文第1章对双向AC/DC变换器拓扑进行了调
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在全球能源结构改革和低碳环保理念的推进下,电动汽车产业应运而生。动力电池充电技术作为电动汽车相关核心技术之一,近年来也成为研究的热点。开发一台具有双向能量传输功能、高功率因数、低交流谐波含量、高效率的AC/DC变换器对于实现动力电池双向充放电意义重大。基于此,本文研究并设计了一台高性能6.6k W双向AC/DC T型三电平变换器,并通过实验验证其可行性。本文第1章对双向AC/DC变换器拓扑进行了调研,比较各类拓扑结构的优缺点,确定采用3桥臂交错并联的T型三电平结构作为本文所研究变换器的拓扑结构。同时,调研发现数字单周期控制技术能够实现功率因数校正电路的稳定控制,且实现方式简单、运算量小,因此确定变换器正向工作时采用单周期控制。第2章详细分析了本文所研究变换器双向工作时的开关状态和不同工作模式下的电流导通路径,并定量分析了电感的充放电情况;对变换器双向工作时的控制环路传递函数进行了推导;针对电路工作的关键性问题进行了详细定量分析,计算了正向工作时直流母线电压的波动情况,并分析了采用交错并联结构对总电流开关纹波的影响。这些分析为变换器的设计提供了重要的理论依据。第3章提出了本文所研究双向AC/DC T型三电平变换器的技术指标,并对变换器主电路关键元器件进行了参数设计和选型,根据设计结果对变换器额定条件下双向工作的损耗和效率进行了理论计算,结果表明双向工作效率均高于97%,满足技术指标要求;同时,对变换器双向工作的控制环路补偿环节进行了参数整定,并绘制波特图分析系统的稳定性;最后,在Matlab/Simulink平台下搭建仿真模型,验证了元件参数和控制参数设计的有效性。根据研究与设计结果,搭建并调试了6.6k W双向AC/DC T型三电平变换器,在第4章中介绍了样机的相关情况和实验结果。变换器双向均能实现稳定能量传输,额定条件下,正向工作时输入电流THD为5.45%,功率因数0.987,效率97.07%,反向工作时输出电压THD为0.70%,效率97.09%。实验结果进一步验证了本文研究与设计的正确性。
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