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燃料电池车用高频逆变系统的谐波分析与抑制

作 者: 赵前程
导 师: 孙柏青
学 校: 沈阳工业大学
专 业: 电力电子与电力传动
关键词: 燃料电池汽车 谐波抑制 有源电力滤波器 变定时周期滞环控制
分类号: TM464
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 27次
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内容摘要


随着能源危机和环境污染的日益严重,传统的内燃机汽车受到前所未有的挑战。作为新型的动力汽车,燃料电池汽车得到越来越多的关注。由于车辆的实际运行工况随机多变,以及大量电力电子器件的使用,由此引起的谐波对燃料电池系统稳定性造成很大的影响,因此对谐波抑制的研究成为燃料电池汽车极其重要的环节之一。本文针对燃料电池空气供给系统中,空压机驱动电机高频逆变系统的谐波问题展开研究,提出一种新型的基于变定时周期滞环电流控制有源电力滤波器(Active Power Filter, APF),对逆变系统输出侧的谐波进行实时补偿。理论分析和仿真结果表明,在高频条件下采用该方式的有源电力滤波器具有更好的谐波补偿性能,可以很好的满足系统的要求。本文首先在分析了燃料电池系统特殊性的基础上,对燃料电池高频逆变系统脉宽调制方式(Pulse Width Modulation, PWM)和脉冲幅值调制(Pulse Amplitude Modulation, PAM)输出谐波特性进行了仿真分析,仿真结果表明在采用了PAM电压调制方式下的逆变系统输出谐波含量更小。其次,基于系统对动态性能的要求,并且针对系统的高频工作环境,提出了一种基于变定时周期的滞环电流控制APF对谐波进行实时的补偿,根据谐波指令电流的幅值和频率变化改变定时周期,从而满足APF对逆变系统的谐波补偿性能的要求。通过理论分析和仿真结果表明,变定时周期的滞环电流控制与传统的定时滞环比较方式相比,可以更好的跟踪指令电流变化,减小跟踪误差,同时可以在一定的采样周期内保持开关频率的基本稳定,使得跟踪电流的输出频谱更加集中。最后在以上理论分析和仿真结果的基础上,结合燃料电池高频逆变系统和APF谐波补偿装置,对整个高频逆变系统的谐波特性进行仿真分析。仿真结果表明,在采用PAM调制方式以及基于变定时周期的滞环电流控制APF可以有效的抑制逆变系统的谐波成分,提高了系统的稳定性。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章 绪论  9-13
  1.1 课题背景、目的、意义  9-10
  1.2 国内外发展现状  10-11
  1.3 论文研究的主要内容  11-13
第二章 燃料电池汽车高频逆变系统  13-27
  2.1 燃料电池高频逆变系统  13-15
  2.2 燃料电池高频逆变系统的电压调制方式  15-17
    2.2.1 概述  15-16
    2.2.2 脉冲幅度调制变频器  16-17
    2.2.3 脉冲宽度调制变频器  17
  2.3 燃料电池逆变系统工作过程分析  17-21
    2.3.1 U/f曲线的选定  17-19
    2.3.2 PAM和PWM逆变器输出电压  19-21
  2.4 PAM和PWM逆变器输出电流仿真分析  21-26
    2.4.1 仿真数据  21-22
    2.4.2 仿真分析  22-26
  2.5 本章小结  26-27
第三章 有源电力滤波器  27-41
  3.1 概述  27
  3.2 有源电力滤波器的基本原理  27-28
  3.3 有源电力滤波的谐波检测  28-30
  3.4 有源电力滤波器电流控制方法  30-40
    3.4.1 有源电力滤波器直流侧母线电压的控制  31-33
    3.4.2 有源电力滤波器补偿电流的控制方法  33-34
    3.4.3 定时滞环比较的电流控制方法  34-36
    3.4.4 定时滞环比较的定时周期和跟踪误差的关系  36-40
  3.5 本章小结  40-41
第四章 基于改变定时周期的滞环控制有源电力滤波器  41-70
  4.1 改变定时周期的必要性  41-42
  4.2 指令电流的幅值变化与跟踪误差的关系  42-49
  4.3 指令电流的频率变化与跟踪误差的关系  49-55
  4.4 改变定时周期的滞环比较电流控制系统模型  55-57
  4.5 仿真分析  57-69
    4.5.1 按指令电流的幅值变化改变定时周期  58-61
    4.5.2 按指令电流的频率变化改变定时周期  61-65
    4.5.3 按指令电流的幅值和频率变化改变定时周期  65-69
  4.6 本章小结  69-70
第五章 燃料电池逆变系统的谐波抑制仿真分析  70-79
  5.1 有源电力滤波器系统仿真模型设计  70-73
    5.1.1 有源电力滤波器总体仿真模型  70-71
    5.1.2 有源电力滤波器检测环节仿真模型  71
    5.1.3 有源电力滤波器电流控制环节仿真模型  71-72
    5.1.4 有源电力滤波器主电路环节仿真模型  72-73
  5.2 有源电力滤波器仿真分析  73-76
  5.3 燃料电池逆变系统仿真分析  76-78
  5.4 本章小结  78-79
第六章 结论  79-81
参考文献  81-84
在学研究成果  84-85
致谢  85

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 变压器、变流器及电抗器 > 变流器 > 逆变器
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