高功率因数充电机研究

发布时间：2017-09-24 22:03

  本文关键词：高功率因数充电机研究

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【摘要】：随着蓄电池新技术的发展和制作工艺的不断改善,蓄电池在汽车等产业中得到了广泛应用。充电机是一种给蓄电池储能装置充电的设备,其性能的优劣直接影响了蓄电池的使用寿命、充电状态以及对电网的污染程度。本文将对高功率因数直流充电机展开研究。本文以充电机中整流充电技术的实际应用为背景,深入了解了蓄电池充电机的基本原理、结构、特点等相关理论知识,提出采用以三相电压型PWM整流器拓扑为主拓扑来设计一种高功率因数充电机。首先,为了便于控制系统的设计,分析了电压型PWM整流器拓扑结构、基本原理和多种坐标系下的数学模型。然后,对传统软件锁相策略进行分析,设计出了一种基于单相旋转坐标系的兼顾动态、稳态性能的三相锁相策略。介绍了空间矢量PWM方法的基本原理和实现方法,采用SVPWM调制具有网侧电流谐波低,直流侧电压利用率高等优点。最后,在传统电压外环、电流内环双环实现稳压的基础上,针对蓄电池充电的基本要求,设计了一种利用传统电压电流双环实现稳压输出,利用充电电流PI外环、网侧电流内环的双环控制实现恒流输出的蓄电池储能装置。综合上述分析,在MATLAB/Simulink平台下搭建充电机系统仿真模型,并且制作了一台实验样机,给出了主要参数的设计方法。充电机分别在恒流模式和恒压模式进行了仿真及实验,仿真及实验结果均达到了实验要求,纯电阻负载条件下网侧功率因数达到0.99以上,验证了本文控制方法的可行性和有效性。
【关键词】：充电机 锁相环策略 PWM整流器
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM910.6
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 第一章 绪论16-22
• 1.1 课题的研究背景及意义16-17
• 1.2 充电机及相关技术概述17-19
• 1.2.1 充电机的发展及研究现状17-18
• 1.2.2 充电机的充电方式18-19
• 1.3 功率因数的定义19-20
• 1.4 本文主要研究内容20-22
• 第二章 电压型PWM整流器拓扑结构及原理22-33
• 2.1 三相VSR拓扑结构22-25
• 2.1.1 三相半桥、全桥VSR拓扑结构22-23
• 2.1.2 三电平VSR拓扑结构23-24
• 2.1.3 基于软开关调制的三相VSR拓扑结构24-25
• 2.2 PWM整流器工作原理25-27
• 2.3 三相VSR的数学模型27-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第三章 锁相环控制策略的分析与设计33-53
• 3.1 开环锁相环33-35
• 3.1.1 基于低通滤波器的开环锁相环33-34
• 3.1.2 基于过零鉴相的开环锁相环34-35
• 3.2 三相软件锁相技术35-46
• 3.2.1 基于单同步坐标系软件锁相环35-40
• 3.2.2 基于对称分量法的单同步坐标系软件锁相环40-42
• 3.2.3 基于双二阶广义积分器的软件锁相环42-46
• 3.3 基于陷波器和LPF的SSRF-SPLL改进方案46-49
• 3.4 锁相环控制器参数的设计49-52
• 3.5 本章小结52-53
• 第四章 控制系统设计53-72
• 4.1 空间矢量PWM(SVPWM)调制53-62
• 4.1.1 三相电量的空间矢量表示53-56
• 4.1.2 扇区判断56-58
• 4.1.3 空间电压矢量U_(ref)的合成58-62
• 4.2 充电机恒压阶段控制系统设计62-69
• 4.2.1 网侧电流控制策略62-65
• 4.2.1.1 滞环PWM控制策略63-64
• 4.2.1.2 固定开关频率PWM电流控制64-65
• 4.2.2 电流内环控制系统设计65-67
• 4.2.3 电压外环控制系统设计67-69
• 4.3 充电机恒流阶段控制系统设计69-71
• 4.3.1 直流电流间接控制69-71
• 4.3.2 直流电流直接控制71
• 4.4 本章小结71-72
• 第五章 仿真实验验证72-89
• 5.1 充电机仿真建模72-74
• 5.2 仿真波形分析74-76
• 5.3 主电路设计76-78
• 5.4 控制电路的设计78-84
• 5.4.1 电流电压采样电路设计79-81
• 5.4.2 保护电路设计81-82
• 5.4.3 通讯电路的设计82-83
• 5.4.4 IGBT驱动电路的设计83-84
• 5.5 程序设计84-85
• 5.6 实验结果和分析85-88
• 5.7 本章小结88-89
• 第六章 总结与展望89-90
• 6.1 总结89
• 6.2 展望89-90
• 参考文献90-93
• 攻读硕士学位期间学术活动及成果清单93

【参考文献】

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本文编号：913697