基于三相PWM整流器于电动汽车充电机上的设计

摘要：

电动汽车（ev）是由电机驱动前进的，而电机的动力则是来自可循环充电的电池，并且电动汽车对电池的工作特性的要求远超过了传统的电池系统。随着电池技术的提高，因为电动汽车电池系统中的高电压和大电流的以及复杂的充电算法，所以对电池的充电变得越来越复杂，这样会对现有的电网造成很大的干扰。因此，需要高效而且失真度低的充电机。

从传统上来讲，充电器可以被分为两个大类：线性电源和开关电源。线性电源主要有三方面的优势：设计简单，在输出端没有电气噪声而且成本比较低。但是线性电源的充电电路效率低对充电器来说是一个很严重的缺点。使用开关电源可以解决这些问题，开关电源的效率高，体积小而且成本也低。传统的开关电源式充电机采用不可控或者半控器件如晶闸管进行整流，虽然能够得到较为平滑的直流电压，但是同时也给电网注入了大量的无功功率和谐波电流，给电网造成很大的污染。随着电力电子技术的发展，三相电压型pwm整流器（vsr）因其具有功率因数可控、网侧电流趋近于正弦、直流侧电压稳定等优点，应用在汽车充电器中，可以解决功率因数低、谐波电流大等问题。

但是pwm整流器的开关元件在电压和电流全不为零的时候动作会消耗能量，而且随着开关频率增加，在开关器件上的损耗会变得越来越大。使用谐振型零电压软开关可以解决这些问题，而且具有很多的优点：功率开关的软切换，在开关过程中的损耗将会很小，反过来会增加充电的效率而且可以增加运行的频率。这样充电机的体积和重量也会得到减小。另外一个好处是，在使用谐振型软开关后，整流器中电压电流中的谐波含量会得到降低。因此，当谐振型的整流器和传统整流器工作在相同的功率等级和开关频率时，谐振型的整流器造成的emi问题会小很多。使用谐振型的整流器去提高充电机的功率等级、充电效率、可靠性和其他的工作特性。

三相谐振型逆变器广泛的应用在电机调速控制等领域，本文以三相逆变器为原型，设计了三相pwm整流器。并且根据谐振型整流器的特点，对控制方法进行了改进，使其能够达到最低的失真度（df）和最小的总谐波失真（thd）。将它运用在电动汽车充电机上，能够减小充电站的功率因数校正环节的压力，而且由于采用了软开关技术，不会由于增加了可控开关管，而导致充电效率降低，为充电机的大规模并入电网提供了必要条件。

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