单相并网型AC/DC变换器的研究与设计

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随着新能源汽车的推广和运用,对电动汽车、动力电池等的充电系统提出了越来越高的要求,电动汽车的电池组容量大,充电时是消耗电能的用电设备,放电时也可以作为储能设备。如果让电动汽车在电网用电低谷时进行充电,在电网用电高峰时放电补偿电网所需电能,这样的能量回馈过程可以减轻电网在用电高峰期的用电负荷。这种新型的充电系统不仅追求高效率,同时也实现了能量的双向流动。因此针对双向AC/DC变换器的研究具有重要价值。  本文以单相并网型PWM变换器为研究对象,分析了在单相电供电模式下AC/DC变换器和双向隔离型DC/DC变换器的控制方法。针对能量回馈环节介绍了单相并网型AC/DC变换器的控制策略,并设计了并网型AC/DC变换器。文章主要分析了单相并网型AC/DC变换器的结构拓扑、数学模型、控制策略,并进行了仿真和硬件电路设计。文章主要分三大部分:第一部分主要分析了双向AC/DC变换器的整流和逆变运行模式。该部分针对全桥型AC/DC变换器的结构拓扑给出了数学模型,利用DQ坐标变换实现了解耦控制,通过建立参考系,实现了控制系统的简化,减少了控制系统中间变量的个数,并对传统PWM整流控制算法进行了优化,使其可以在整流模式和逆变模式间快速切换,使算法更加方便的在DSP等数字控制器上实现。  第二部分主要分析了隔离型双向DC/DC变换器的控制策略,并给出了针对低压大电流场合的DC/DC变换器结构拓扑,该拓扑中同步整流部分采用了MOS管并联技术,实现了高频状态下低压大电流输出的目标。基于该结构拓扑给出了该变换器在Buck模式和Boost模式下的控制策略。控制算法利用MATLAB进行了仿真验证,并给出了相关仿真实验波形。  第三部分主要搭建了AC/DC和DC/DC变换器的硬件电路,并绘制了该系统的PCB。最后对核心的控制算法进行了实验验证,并给出了相关实验波形。
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