车载充电机PFC AC/DC变换器的非线性功率控制

在电动汽车车载充电机系统中,前级PFC AC/DC变换器多使用电解电容作为输出电容,但电解电容的故障率高且寿命低,直接影响车载充电机的安全可靠运行。采用增大输出电容电压纹波的方法减小电容容量,以便于使用薄膜电容取代电解电容;同时为了降低低频电压纹波对PFC AC/DC变换器动静态性能的影响,提出基于微分平坦理论的非线性功率控制方案,并针对2 k W PFC AC/DC变换器完成系统建模与仿真,通过与传统设计方案的对比证明新型非线性功率控制方案的技术优势。

集成功率解耦的单相PFC AC/DC变换器设计及控制

对于电动汽车车载充电器,其前端PFC AC/DC变换器输出存在二倍频脉动功率,传统解决方法导致充电器使用寿命和安全可靠性的直接下降。为此,论文采用的方法降低了变换器输出脉动功率和电容容量,并基于功率解耦电路工作原理的分析,完成其关键参数的确定。针对PFC AC/DC变换器设计无模型非线性功率控制器,旨在提升变换器的动静态性能和鲁棒性,针对2 k W车载充电器,建立了集成功率解耦电路的PFC AC/DC变换器的SIMULINK仿真模型,通过系统仿真研究证实所建立的集成功率解耦电路的PFC AC/DC变换器一体化解决方案的可行性和有效性。

PWM整流器瞬时功率控制策略研究

三相电压型PWM整流器一般采用电压电流双闭环控制策略,而电压方程的非线性特性使得系统分析变得困难。建立了PWM整流器控制系统的瞬时功率模型,证明了线性控制方案电压误差与输出功率之间为线性关系。比较研究了PWM整流器的线性PI控制和基于负载功率前馈控制两种线性瞬时功率控制策略,指出后者大大加快了系统响应速度。在此基础上,针对输出电压方程非线性的特点对后者进行了改进,在保持该策略优良性的同时,实现了输出电压的线性控制。仿真和实验结果表明了该控制策略的正确性。

集成功率解耦电路的PFC AC/DC变换器

电动汽车车载充电器前级PFC AC/DC变换器多采用大容量电解电容抑制直流母线输出电压纹波的方式,电解电容寿命短、易受温度影响等自身因素会降低充电机整体的使用周期和可靠性,甚至产生炸机故障。为此,提出采用PFC AC/DC变换器输出侧并联功率解耦电路的方式,大幅减小直流母线处并联的滤波电容容量,为使用性能优良的薄膜电容予以替代电解电容提供可能,旨在使PFC AC/DC变换器在减小直流母线输出电压纹波的同时实现充电机的安全可靠运行。为此,基于功率解耦电路工作状态的详细分析,建立功率解耦电路的数学模型,设计改进型比例谐振(Proportional Resonant,PR)控制器实施控制;此外,为了提升系统的控制性能及鲁棒性,对于PFC AC/DC变换器实施无模型非线性功率控制。在上述研究工作的基础上,制作700 W的实验样机,基于dSPACE 1007平台搭建实验样机测试系统,验证集成功率解耦电路的PFC AC/DC变换器一体化解决方案的可行性与有效性。