基于V2G的双向AC-DC变换器及其锁相优化研究
发布时间：2024-03-05 01:40
随着生态环境不断恶化,能源问题愈发严重,其中电动汽车以低碳、环保等优势备受人们的关注,电动汽车发展也得到了国家的大力支持,智能电网和V2G(Vehicle-to-Grid)技术正是基于此而得到广泛研究。通过智能电网对电动汽车进行有序的充放电,不仅可以起到削峰填谷的作用,还可以降低电网的运行成本,提高电网的稳定性。电力电子技术在V2G技术中占据十分重要的地位,能够实现电网和电动汽车能量的双向流动,具有重要的研究价值和意义。本文主要基于V2G背景,研究双向AC-DC变换器的设计和硬件实现。首先,介绍了 V2G技术的发展方向和存在的供电方式,国内电动汽车的三种类型,国内外关于V2G技术的发展现状和研究概况。同时分析了 V2G技术中常用的电路拓扑,对比多种单级和双级AC-DC拓扑结构,并对这几种拓扑结构进行理论分析和优缺点研究。其次,对双向AC-DC变换进行数学建模,推导出了直流母线电压和交流电流幅值之间的传递函数,为仿真建模提供了依据。理论分析了双Boost和图腾柱两种模式的基本工作原理和优缺点,最终选择图腾柱作为MOS管的工作模式。为了滤除共模噪声和差模噪声对系统的干扰,对电磁干扰(Ele...
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 V2G技术及研究方向
1.4 V2G技术供电方式
1.5 本文研究内容
1.6 本章小结
第二章 V2G常用电路拓扑
2.1 单向AC-DC变换拓扑结构
2.1.1 单级式单向AC-DC变换拓扑结构
2.1.2 双级式单向AC-DC变换拓扑结构
2.2 双向AC-DC变换拓扑结构
2.2.1 单级式双向AC-DC变换拓扑结构
2.2.2 双级式双向AC-DC变换拓扑结构
2.3 本章小结
第三章 双向AC-DC硬件电路设计
3.1 双向AC-DC变换数学建模
3.2 双向AC-DC工作模式选择
3.2.1 不同调制模式下工作原理分析
3.2.1.1 双Boost式工作原理分析
3.2.1.2 图腾柱式工作原理分析
3.3 EMI滤波电路设计
3.4 桥臂侧电感值和直流母线电容值计算
3.4.1 桥臂侧电感值计算
3.4.2 直流母线电容容值计算
3.5 系统损耗分析
3.5.1 功率开关管损耗
3.5.2 导通损耗
3.5.3 电感损耗
3.6 本章小结
第四章 双向AC-DC变换控制策略研究
4.1 电感电流控制
4.2 无差拍控制
4.2.1 传统无差拍控制
4.2.2 改进无差拍控制
4.3 数字PID控制
4.3.1 传统数字PID控制
4.3.2 基于PR的数字PID控制
4.4 双向AC-DC双闭环控制分析
4.4.1 电流内环控制
4.4.2 电压外环控制
4.5 锁相环控制
4.5.1 模拟锁相环
4.5.2 数字锁相环
4.5.3 软件锁相环
4.5.3.1 传统软件锁相环
4.5.3.2 基于ECAP的软件锁相环
4.6 本章小结
第五章 仿真分析与实验验证
5.1 双向AC-DC变换仿真分析
5.1.1 AC-DC工作模式仿真
5.1.1.1 传统数字PID控制仿真
5.1.1.2 基于PR的数字PID控制仿真
5.1.1.3 锁相环仿真
5.1.2 DC-AC工作模式仿真
5.2 双向AC-DC变换实验验证
5.2.1 AC-DC工作模式实验验证
5.2.1.1 基于EC AP的软件锁相实验
5.2.1.2 开环整流实验
5.2.1.3 闭环整流实验
5.2.2 DC-AC工作模式实验验证
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
主要研究成果
本文编号：3919482
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 V2G技术及研究方向
1.4 V2G技术供电方式
1.5 本文研究内容
1.6 本章小结
第二章 V2G常用电路拓扑
2.1 单向AC-DC变换拓扑结构
2.1.1 单级式单向AC-DC变换拓扑结构
2.1.2 双级式单向AC-DC变换拓扑结构
2.2 双向AC-DC变换拓扑结构
2.2.1 单级式双向AC-DC变换拓扑结构
2.2.2 双级式双向AC-DC变换拓扑结构
2.3 本章小结
第三章 双向AC-DC硬件电路设计
3.1 双向AC-DC变换数学建模
3.2 双向AC-DC工作模式选择
3.2.1 不同调制模式下工作原理分析
3.2.1.1 双Boost式工作原理分析
3.2.1.2 图腾柱式工作原理分析
3.3 EMI滤波电路设计
3.4 桥臂侧电感值和直流母线电容值计算
3.4.1 桥臂侧电感值计算
3.4.2 直流母线电容容值计算
3.5 系统损耗分析
3.5.1 功率开关管损耗
3.5.2 导通损耗
3.5.3 电感损耗
3.6 本章小结
第四章 双向AC-DC变换控制策略研究
4.1 电感电流控制
4.2 无差拍控制
4.2.1 传统无差拍控制
4.2.2 改进无差拍控制
4.3 数字PID控制
4.3.1 传统数字PID控制
4.3.2 基于PR的数字PID控制
4.4 双向AC-DC双闭环控制分析
4.4.1 电流内环控制
4.4.2 电压外环控制
4.5 锁相环控制
4.5.1 模拟锁相环
4.5.2 数字锁相环
4.5.3 软件锁相环
4.5.3.1 传统软件锁相环
4.5.3.2 基于ECAP的软件锁相环
4.6 本章小结
第五章 仿真分析与实验验证
5.1 双向AC-DC变换仿真分析
5.1.1 AC-DC工作模式仿真
5.1.1.1 传统数字PID控制仿真
5.1.1.2 基于PR的数字PID控制仿真
5.1.1.3 锁相环仿真
5.1.2 DC-AC工作模式仿真
5.2 双向AC-DC变换实验验证
5.2.1 AC-DC工作模式实验验证
5.2.1.1 基于EC AP的软件锁相实验
5.2.1.2 开环整流实验
5.2.1.3 闭环整流实验
5.2.2 DC-AC工作模式实验验证
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
主要研究成果
本文编号：3919482
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