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基于高频交流链接的充电技术研究及其控制器的设计

作　者: 吴志鹏
导　师: 刘庆想
学　校: 西南交通大学
专　业: 物理电子学
关键词: 高频交流链接高功率因数 FPGA 谐振变换器恒流充电恒功率充电
分类号: TM46
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

电力电子装置的广泛应用给电能变换和利用带来了极大的方便,但同时也给电力系统和其他用电设备造成了极大的谐波污染。因此,提高电力电子装置的功率因数和降低其电流谐波含量已经成为电力电子技术的研究热点和重大课题。传统的电力电子变换装置由于其固有缺陷,对电网注入了大量的谐波电流和无功功率,如果这些谐波污染和无功功率得不到治理,将会引起电力系统故障或导致其他用电装置不能正常工作。目前,解决电力无功和谐波的主要手段有：电力滤波和功率因数校正技术。这两种解决途径都增加了系统的成本、体积和重量。高频交流链接技术(AC-Link)是20世纪末期国外学者所提出的一种新型的电力电子变换技术。该技术省去了传统电力电子装置中的整流环节,直接对三相交流输入进行高频变换,转换成所需要的电能形式,解决了传统电力电子装置功率因数低、谐波含量高的问题。高频交流链接技术属于高频谐振变换,因此其开关损耗较低,di/dt较小,提高了变换器的效率和功率密度,具有良好的电磁兼容性能。同时,高频交流链接技术具有灵活的变换方式能够实现各个电能形式的变换,应用广泛。本论文广泛调研了现存的各种高频交流链接变换器,对典型的高频交流链接变换器进行了理论分析和仿真研究,得出了其电流、电压特性和控制策略。文章分析了基于高频交流链接技术的新型充电结构,并对该种结构进行了仿真研究。结果表明,该种充电结构适合电容充电应用,它结合了高频交流链接技术高功率因数、低谐波含量的特性和串联谐振充电电源自然恒流的特性。同时,该变换器能够实现恒流充电和恒功率充电两种充电模式。最后,完成了基于FPGA的高频交流链接技术控制器的设计,并进行了仿真验证和实验验证。实验结果表明,在该控制器的控制下,高频交流链接变换器网侧输入电流为正弦波,并且与相电压保持零相位差,具有很高的功率因数和很低的谐波含量。

基于高频交流链接的充电技术研究及其控制器的设计

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