模塊化三電平超級電容充電機(jī)的研制.pdf

1、城軌交通系統(tǒng)是緩解現(xiàn)代城市交通問題的重要工具?，F(xiàn)代城軌交通系統(tǒng)普遍采用架空接觸網(wǎng)的供電方式。架空接觸網(wǎng)式的供電造價(jià)高，同時(shí)影響城市美觀，因此在城軌交通供電方式的選擇中如何更好地降低成本，美化環(huán)境成了國際關(guān)注的熱點(diǎn)。超級電容有大功率密度，快速充放電和壽命較長的優(yōu)點(diǎn)，使得基于超級電容的供電方式在城軌交通系統(tǒng)中有著廣闊的應(yīng)用前景。在城軌超級電容供電系統(tǒng)中，大功率充電機(jī)是必須的設(shè)備。本文從以下幾個(gè)方面對超級電容充電機(jī)展開了研究:
　　主拓

2、撲的設(shè)計(jì)。論文在基于城軌車輛用超級電容充電機(jī)高效率大功率充電的要求下，選擇了模塊化三電平Buck變換器為主拓?fù)涞某夒娙莩潆姍C(jī)。三電平Buck變換器與兩電平變換器相比，能減小電感大小，降低噪聲，提高開關(guān)頻率。分析了模塊化電路的結(jié)構(gòu)，相比于單模塊結(jié)構(gòu)，它可以增加系統(tǒng)的冗余，減小電路中的電流脈動(dòng)和諧波含量。針對充電機(jī)設(shè)計(jì)的指標(biāo)要求，對主電路參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算和設(shè)計(jì)。
　　控制策略的設(shè)計(jì)。根據(jù)超級電容的充電特性，采用了恒流限壓的充電方式。根

3、據(jù)變換器中飛跨電容上的電壓調(diào)節(jié)特性，設(shè)計(jì)了一種飛跨電容穩(wěn)壓的控制策略。在模塊化的結(jié)構(gòu)單元中，每個(gè)模塊之間又加入了錯(cuò)相的控制策略。最終形成了充電機(jī)的恒流、限壓、穩(wěn)壓、錯(cuò)相的總控制方案。并對控制器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。
　　仿真驗(yàn)證。在Matlab中對所設(shè)計(jì)的模塊化三電平Buck變換器搭建系統(tǒng)模型進(jìn)行仿真分析，驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的參數(shù)在系統(tǒng)電壓和電流波動(dòng)最大時(shí)，能滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)中電感電流與電容電壓波動(dòng)的要求，通過對三重化電路的仿真分析，驗(yàn)證了所設(shè)