论文中文题名: | 直流充电桩前级VIENNA整流器的研究与实现 |
姓名: | |
学号: | 18206033021 |
保密级别: | 公开 |
论文语种: | chi |
学科代码: | 080804 |
学科名称: | 工学 - 电气工程 - 电力电子与电力传动 |
学生类型: | 硕士 |
学位级别: | 工学硕士 |
学位年度: | 2021 |
培养单位: | 西安科技大学 |
院系: | |
专业: | |
研究方向: | 电力电子变换器 |
第一导师姓名: | |
第一导师单位: | |
论文提交日期: | 2021-06-21 |
论文答辩日期: | 2021-05-29 |
论文外文题名: | Research and implementation of VIENNA rectifier based on the front stage of DC charging pile |
论文中文关键词: | |
论文外文关键词: | VIENNA rectifier ; genetic algorithm ; fuzzy immune PI control ; DC charging pile ; neutral-point potential balance |
论文中文摘要: |
随着全球性能源危机和环境恶化不断加剧,节能减排已成为全球共识,新能源电动汽车作为一种绿色出行方式逐步替代燃油汽车。针对现有电动汽车交流充电桩充电时间长、效率低的问题,大功率直流充电桩技术应运而生,尤其在国家政策扶持下,得到了迅猛发展。目前直流充电桩的前级整流器存在直流母线电压超调量大、网侧电流谐波含量高等缺点,因此研究一种谐波含量低、功率因数高的大功率充电桩具有重要的理论意义和实用价值。根据国网发布的大功率直流充电桩的技术指标,对15kW大功率直流充电桩整流器系统进行了研究与实现。 论文以三相三开关VIENNA整流器为研究对象,根据拓扑结构和工作原理建立数学模型,通过abc-dq坐标变换简化数学模型,在此基础上设计了电压环和电流环PI控制器。针对电压外环采用PI控制策略时,参数整定较为复杂且负载突变情况下直流母线电压波动大等问题,提出一种基于遗传整定的电压外环模糊免疫PI控制策略。通过遗传算法对模糊免疫控制器参数进行寻优,得到最佳的K和η值代入模糊免疫PI控制器,进而在线调节PI参数,实现在负载突变情况下母线电压输出稳定的目的。同时针对VIENNA整流器中点电位不平衡的固有缺点,引入模糊PI自适应控制策略,在线修正PI参数,调节平衡因子实现输出侧上、下电容均压。 在MATLAB/Simulink仿真平台中,搭建了三相三开关VIENNA整流器系统的仿真模型。将PI控制、模糊免疫PI控制和基于遗传整定的模糊免疫PI控制分别应用在电压外环中,仿真结果表明基于遗传整定的模糊免疫控制有效地减少直流母线电压的波动;同时将改进的中点电位平衡控制与PI控制的仿真结果进行对比,模糊PI控制能够有效地抑制中点电位偏移。进一步搭建了实验平台,实验数据表明母线电压在负载突变的情况下其波动为3.3%,上、下电容电压偏差在±2.2V以内变化,验证了基于遗传整定的模糊免疫PI控制策略可以提高VIENNA整流器系统的抗干扰性和鲁棒性,且改进的中点控制策略对直流侧中点电位平衡有良好的控制效果。
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论文外文摘要: |
With the global energy crisis and environmental deterioration worsening, energy conservation and emission reduction have become a global consensus, and new energy electric vehicles are gradually replacing fuel vehicles as a green travel mode. In view of the long charging time and low efficiency of the existing electric vehicle AC charging piles, the high-power DC charging pile technology came into being, especially with the support of national policies, it has developed rapidly. At present, the front-stage rectifier of DC charging piles has the disadvantages such as large DC bus voltage overshoot and high harmonic content of grid-side current. Therefore, it has important theoretical significance and practical value to study a kind of high-power charging pile with low harmonic content and high-power factor. According to the technical indicators of the high-power DC charging pile released by the State Grid, a set of 15kW high-power DC charging pile rectifier system was researched and designed. The thesis took the three-phase three-switch VIENNA rectifier as the research object, established a mathematical model according to the topology and working principle, simplified the mathematical model through abc-dq coordinate transformation, and designed the voltage loop and current loop PI controllers based on it. Aiming at the problems of complicated parameter setting when the PI control strategy was adopted for the voltage outer loop, and the large fluctuation of the DC bus voltage in the case of a sudden load change, which was likely to cause poor system stability, a fuzzy immune PI control strategy for the voltage outer loop based on genetic tuning was proposed. The fuzzy immune controller parameters were optimized by a genetic algorithm, and the best K and η values were substituted into the fuzzy immune PI controller, and then the PI parameters were adjusted online to achieve the purpose of stable bus voltage output under the condition of load mutation. At the same time, aiming at the inherent disadvantage of the imbalance of the neutral point potential of VIENNA rectifier, the fuzzy PI adaptive control strategy was introduced, the PI parameters were modified online, and the balance factor was adjusted to realize the voltage balance of the upper and lower capacitors at the output side. In the MATLAB/Simulink simulation platform, the simulation model of three-phase VIENNA rectifier system with three switches was built. PI control, fuzzy immune PI control and fuzzy immune PI control based on genetic tuning were applied to the voltage outer loop respectively. The simulation results showed that the fuzzy immune control based on genetic tuning can effectively reduce the fluctuation of DC bus voltage. At the same time, the simulation results of the improved neutral point potential balance control and PI control were compared, which showed that the fuzzy PI control can effectively suppress the neutral point potential offset. The experimental results showed that the fluctuation of bus voltage was 3.3% and the deviation of upper and lower capacitor voltage was less than 2.2V under the condition of load mutation. It was verified that the fuzzy immune PI control strategy based on genetic tuning can improve the anti-interference and robustness of VIENNA rectifier system, The improved neutral point control strategy had good control effect on neutral point potential balance of DC side.
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参考文献: |
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中图分类号: | TM461 |
开放日期: | 2021-06-21 |