15kW直流充电桩功率模块的研制

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1、分类号______________________________密级______________________________ＵＤＣ______________________________编号______________________________硕士学位论文15kW直流充电桩功率模块的研制学位申请人：姬鹏远学科专业：电气工程指导教师：袁义生教授答辩日期：独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含

2、为获得华东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人签名_______________日期____________关于论文使用授权的说明本人完全了解华东交通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。保密的论文在解密后遵守此规定，本论文无保密内容。本人签名____________导师签名__________日期___________本文受以下基

3、金项目资助：[1]国家自然科学基金：“两级式逆变器在线效率优化及相关问题研究”（51467005）。[2]江西省重点研发计划：“多层效率优化控制的直流充电桩功率模块的研制”（20171BBE50018）。I摘要15kW直流充电桩功率模块的研制摘要随着汽车越来越多的进入普通大众家庭中，在改善人们生活质量的同时，也在很大程度上造成了环境污染和化石能源的浪费。由于电力具有无污染和稳定的优点，越来越多的学者和企业开始将其应用在汽车和公共交通领域。在电动汽车的相关技术中，电池技术和充电技术是重要部分。其中电池技术更多依赖于新材料，决定汽车的可靠性和续航能力；而充电

4、技术则直接影响用户的体验，关系到电动汽车的推广和应用。常用的电动汽车充电方式有直流和交流两类，交流充电需要车载充电机，受限于体积和成本，其充电功率比较低、充电时间较久；而直流充电一般需要设立在专门的充电站，独立于车体，故其充电功率一般较大、时间更短。传统的直流充电桩输出范围相对较窄、偏离工作点时效率较低，难以满足市场上参差不齐的动力电池类型，故本文研究了一种高效率、宽范围输出的高压直流充电模块。论文首先介绍充电模块的结构和常用电路拓扑，在此基础上提出了一种两级式直流充电桩结构。其中前级采用三相Vienna电路，实现三相功率因数校正，达到较低网侧电流畸变的

5、目的；后级采用两个半桥三电平LLC并联连接以适应不同输出功率的要求。重点分析了前级电路的SVM调制方法，对比了最近三矢量法和简化两电平法；同时也阐述了前级电路的双环控制器的补偿方法。接下来利用基波分析法给出了后级半桥三电平LLC电路的增益和输入阻抗特性曲线，进而给出了谐振腔参数设计方法；同时为了拓宽输出电压范围，采用调频和移相结合的控制策略。最后通过参数计算和器件选型制作了15kW的实验样机，测试了其静态和动态稳定性，同时对输入电压不在正常工作范围内时进行了保护性测试，实验结果验证了该高压充电模块的可靠性。关键词：充电模块，Vienna电路，半桥三电平L

6、LC，移相调频IAbstractTHESTUDYON15kWDCCHARGINGPOWERMODULEABSTRACTWiththeincreasingnumberofautomobilesenteringthegeneralpublic,itimprovespeople’squalityoflifeandalsocontributestotheenvironmentalpollutionandthewasteoffossilenergy.Forelectricityhastheadvantagesofnopollutionandstability,mo

7、reandmorescholarsandcompanieshavebeguntoapplyittotheautomotiveandpublictransportationfields.Intherelatedtechnologiesofelectricvehicles,batterytechnologyandchargingtechnologyareimportantparts.Amongthem,batterytechnologyreliesmoreonnewmaterialsanddeterminesthereliabilityandenduranc

8、eofautomobiles;whilechargingtechnologydi