【摘 要】
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新能源汽车的车载充电机直接与电网相连,由于充电机为电力电子装置,功率因数较低,会对电网产生谐波污染,一般采用功率因数校正（Power Factor Corrcetion,PFC）电路来提高功率因数,降低谐波污染。而目前的功率因数校正电路结构及其控制策略存在着输入电流纹波高、变换器损耗大、电磁干扰大等缺点,不利于提高功率因数和变换器的功率密度。因此,本文将对车载充电机功率因数校正电路及其控制策略展开
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新能源汽车的车载充电机直接与电网相连,由于充电机为电力电子装置,功率因数较低,会对电网产生谐波污染,一般采用功率因数校正（Power Factor Corrcetion,PFC）电路来提高功率因数,降低谐波污染。而目前的功率因数校正电路结构及其控制策略存在着输入电流纹波高、变换器损耗大、电磁干扰大等缺点,不利于提高功率因数和变换器的功率密度。因此,本文将对车载充电机功率因数校正电路及其控制策略展开研究,通过选用一种更好的功率因数校正电路和控制策略,来提高车载充电机的功率因数,降低谐波污染,保证电网的供电质量。首先在了解车载充电机产生谐波的机理及危害的基础上,分析了车载充电机相关PFC电路结构及控制策略,提出车载充电机采用电感交错并联Boost型PFC电路（Inductance Interleaved Parallel PFC,IP-PFC）,该电路不仅能提高功率因数和降低输入电流纹波,而且能降低开关管的电压应力和导通损耗;分析了IP-PFC电路的工作原理和电路特性,并建立了变换器的小信号模型,对电压/电流环进行了补偿设计,得出了此电路的硬开关存在开关频率低、开关损耗和开关噪声较高等问题,影响了变换器的功率密度;针对这些问题,采用了电感耦合交错并联Boost型PFC电路（Coupled Inductors Interleaved Parallel PFC,CP-PFC）,并采用了软开关控制技术,详细分析了CP-PFC变换器的换流模态、电路稳态性能、耦合系数的选择和元器件损耗,得出了CP-PFC变换器既能提高开关频率,降低开关损耗和噪声,又能提高电感磁芯的利用率,解决二极管的反向恢复问题。其次,通过对上述两种结构的PFC变换器的仿真分析,验证了CP-PFC变换器不仅对功率因数校正效果更好,而且能实现软开关技术和解决二极管的反向恢复问题;在CP-PFC变换器宽输入电压范围或者宽负载范围下,输入电流存在较大的畸变问题,提出了选用占空比前馈控制策略来改善输入电流畸变,并通过仿真验证了此控制策略的可行性;最后对CP-PFC变换器进行硬件电路与软件程序设计。图[79]表[10]参[72]
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