模塊化三電平超級電容充電機的研制.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)式的供電造價高，同時影響城市美觀，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)境成了國際關注的熱點。超級電容有大功率密度，快速充放電和壽命較長的優(yōu)點，使得基于超級電容的供電方式在城軌交通系統(tǒng)中有著廣闊的應用前景。在城軌超級電容供電系統(tǒng)中，大功率充電機是必須的設備。本文從以下幾個方面對超級電容充電機展開了研究:
　　主拓

2、撲的設計。論文在基于城軌車輛用超級電容充電機高效率大功率充電的要求下，選擇了模塊化三電平Buck變換器為主拓撲的超級電容充電機。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，提高開關頻率。分析了模塊化電路的結構，相比于單模塊結構，它可以增加系統(tǒng)的冗余，減小電路中的電流脈動和諧波含量。針對充電機設計的指標要求，對主電路參數(shù)進行了計算和設計。
　　控制策略的設計。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，設計了一種飛跨電容穩(wěn)壓的控制策略。在模塊化的結構單元中，每個模塊之間又加入了錯相的控制策略。最終形成了充電機的恒流、限壓、穩(wěn)壓、錯相的總控制方案。并對控制器的結構進行了設計。
　　仿真驗證。在Matlab中對所設計的模塊化三電平Buck變換器搭建系統(tǒng)模型進行仿真分析，驗證了所設計的參數(shù)在系統(tǒng)電壓和電流波動最大時，能滿足設計指標中電感電流與電容電壓波動的要求，通過對三重化電路的仿真分析，驗證了所設