電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)充電與驅(qū)動(dòng)集成化拓?fù)溲芯?/h3>
2017-9-7 8:44:29??????點(diǎn)擊：
針對(duì)功率等級(jí)較高的電動(dòng)汽車提出一種蓄電池充電機(jī)充電與驅(qū)動(dòng)集成化拓?fù)?。?jīng)過共用相同的電力電子器材將蓄電池充電機(jī)充電系統(tǒng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相集成。該集成拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中蓄電池充電機(jī)充電系統(tǒng)選用一種依據(jù)磁組合變壓器的三相輸入組合式全橋改換器。
蓄電池充電機(jī)充電系統(tǒng)中的三個(gè)單相橋式改換器能夠重構(gòu)成雙正弦波逆變器。將雙正弦波逆變器和阻抗源網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合驅(qū)動(dòng)開放式繞組感應(yīng)電機(jī)。蓄電池充電機(jī)充電方式和驅(qū)動(dòng)方式經(jīng)過相應(yīng)的切換開關(guān)完成。在實(shí)踐工程運(yùn)用中，集成拓?fù)溷暯訉?dǎo)線較長(zhǎng)，寄生參數(shù)對(duì)電路的功用影響就會(huì)較大，因而選用了一種緩沖電路。所提集成化拓?fù)渚哂泄β室驍?shù)高、電氣阻隔、單級(jí)升/降壓、可靠性高以及自容錯(cuò)才能等長(zhǎng)處。仿真和試驗(yàn)成果驗(yàn)證了該集成化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的可行性。
溝通充電機(jī)充電樁為電動(dòng)汽車供給了隨時(shí)隨地進(jìn)行電能補(bǔ)給的處理計(jì)劃。為了推動(dòng)溝通充電機(jī)充電樁的快速開展，需求研制帶著車載蓄電池充電機(jī)的電動(dòng)汽車。比亞迪純電動(dòng)客車K9A隨車帶著蓄電池充電機(jī)，選用了蓄電池充電機(jī)充電系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)彼此獨(dú)立的結(jié)構(gòu)方式：蓄電池充電機(jī)充電系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)拓?fù)溥x用三相PWM整流器，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)選用一般的三相正弦波逆變器，因而，整個(gè)系統(tǒng)選用了12個(gè)可控的功率管。
為了安全，蓄電池和電網(wǎng)有必要阻隔，而三相PWM整流器無電氣阻隔，因而電網(wǎng)側(cè)有必要裝置損耗大、體積大的工頻變壓器，這無疑添加了基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)本錢。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)需求高壓蓄電池組直接給三相正弦波逆變器供給能量，這就需求較多的電池。電池越多，發(fā)作毛病的概率越大，安全性較差。別的，一般的三相正弦波逆變器可靠性較差，一旦發(fā)作毛病，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將無法作業(yè)，純電動(dòng)汽車中止運(yùn)轉(zhuǎn)。
電機(jī)操控器、DC-DC改換器和車載蓄電池充電機(jī)是純電動(dòng)插電式商用車中不行缺少的三大類中心電力電子零部件。這三種不同功用的系統(tǒng)運(yùn)用相同的電力電子器材完成集成化，能夠減小整個(gè)系統(tǒng)的體積和質(zhì)量。現(xiàn)在，國(guó)內(nèi)外關(guān)于車載式蓄電池充電機(jī)充電系統(tǒng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)集成拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)已有許多[1-9]。
文獻(xiàn)[2-4]運(yùn)用電機(jī)繞組作為蓄電池充電機(jī)充電系統(tǒng)的升壓電感進(jìn)行集成，但在蓄電池充電機(jī)充電系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，繞組損耗較大，且蓄電池充電機(jī)充電系統(tǒng)不具有電氣阻隔效果，電氣安全性較差，適用于功率等級(jí)較低的電動(dòng)汽車，不能完成能量回饋。
文獻(xiàn)[5,6]提出了一種特殊的雙定子繞組結(jié)構(gòu)的嵌入式永磁同步電機(jī)，該集成拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在牽引方式下，經(jīng)過對(duì)三相全橋正弦波逆變器的操控完成對(duì)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)操控；在蓄電池充電機(jī)充電方式下運(yùn)用雙定子繞組構(gòu)成工頻變壓器完成電氣阻隔，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為阻隔型三相PWM整流器，完成了單位功率因數(shù)，增強(qiáng)了蓄電池充電機(jī)充電系統(tǒng)的安全性?？墒窃撾姍C(jī)磁路不適合在頻率較高的情況下作業(yè)，損耗較大，功率較低，且電機(jī)結(jié)構(gòu)雜亂，本錢高。
文獻(xiàn)[7]提出了一種具有再生制動(dòng)才能的集成拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它把整流電路和升降壓電路相結(jié)合，既能夠進(jìn)行功率因數(shù)校正，又可完成能量回饋。該集成拓?fù)渲荒苓x用單相電源供電，因而蓄電池充電機(jī)充電系統(tǒng)不具有電氣阻隔效果，功率等級(jí)不高。
文獻(xiàn)[8]提出的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在蓄電池充電機(jī)充電方式下，由兩個(gè)交叉并聯(lián)的三相PWM升壓改換器作業(yè)；在牽引方式下，改換器作為一個(gè)三相全橋正弦波逆變器。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在蓄電池充電機(jī)充電方式下不具有電氣阻隔效果，在牽引方式下繞組之間存在互感，操控較雜亂，且電機(jī)設(shè)計(jì)較雜亂。
文獻(xiàn)[9]提出運(yùn)用開關(guān)磁阻電機(jī)繞組作為蓄電池充電機(jī)充電系統(tǒng)中的儲(chǔ)能或者濾波電感構(gòu)建Buck-Boost改換器，可是蓄電池充電機(jī)充電方式時(shí)損耗較大。在牽引方式下，蓄電池經(jīng)過一級(jí)Boost升壓改換器，經(jīng)過正弦波逆變器改換驅(qū)動(dòng)開關(guān)磁阻電機(jī)。該拓?fù)淠軌蛲瓿赡芰炕仞仯墒窃谛铍姵爻潆姍C(jī)充電方式下不能電氣阻隔。中大功率驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)用三相全橋正弦波逆變器時(shí)，需考慮母線雜散電感的影響，一般采取的辦法就是附加緩沖電路[10]，而文獻(xiàn)[11]針對(duì)三相Z源正弦波逆變器提出了一種緩沖電路。
經(jīng)過以上剖析可知，現(xiàn)在的電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)充電與驅(qū)動(dòng)集成化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有為以下兩個(gè)特色：①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)略的集成拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中蓄電池充電機(jī)充電系統(tǒng)不具有電氣阻隔效果，安全性差，且沒有容錯(cuò)才能，只適用于功率等級(jí)較低的電動(dòng)汽車；②具有電氣阻隔效果又有高功率因數(shù)的集成拓?fù)?，在牽引方式下電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較雜亂或操控較雜亂，本錢較高。關(guān)于中大功率電動(dòng)汽車，本錢、可靠性、功率因數(shù)、容錯(cuò)、體積等都是電動(dòng)汽車行業(yè)需求考慮的關(guān)鍵問題。
文獻(xiàn)[12]從改換器的視點(diǎn)動(dòng)身提出了一種高功用的集成化拓?fù)?，可是電路中需求較多的切換開關(guān)。為了削減切換開關(guān)，本文提出了另一種蓄電池充電機(jī)充電系統(tǒng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)集成計(jì)劃，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)蓄電池充電機(jī)充電系統(tǒng)為三相溝通輸入，且功率因數(shù)高，可電氣阻隔，無電解電容，壽命較長(zhǎng)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)選用了單級(jí)升壓雙正弦波逆變器，具有較強(qiáng)的容錯(cuò)才能、較高的可靠性，并能完成單級(jí)升/降壓和能量回饋。
1 電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)充電與驅(qū)動(dòng)集成化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
關(guān)于電動(dòng)客車、大巴等中大功率電動(dòng)汽車，蓄電池充電機(jī)充電與驅(qū)動(dòng)集成化拓?fù)溆斜匾邆浔惧X低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)略、可靠性高、功率因數(shù)高、容錯(cuò)才能較強(qiáng)等特色。蓄電池充電機(jī)充電系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)彼此獨(dú)立作業(yè)，當(dāng)處于蓄電池充電機(jī)充電方式時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)中止作業(yè)；當(dāng)處于牽引方式時(shí)，蓄電池充電機(jī)充電系統(tǒng)中止作業(yè)。針對(duì)此，本文提出了一種新穎的集成化拓?fù)?，其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
蓄電池充電機(jī)充電系統(tǒng)由輸入LC型高頻濾波器、二極管整流器、3-H橋正弦波逆變器、磁組合變壓器、不控整流濾波電路構(gòu)成；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由LC型濾波電路、阻抗源網(wǎng)路輔佐器材、3-H橋正弦波逆變器和開繞組感應(yīng)電機(jī)（Open-end WindingInduction Motor, OWIM）組成。
從圖1能夠看出，蓄電池充電機(jī)充電系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)共用了3個(gè)H橋高頻正弦波逆變器和輸出LC型濾波器。集成化拓?fù)湓韴D如圖2所示。變換開關(guān)0～3號(hào)以及開關(guān)A號(hào)能夠完成蓄電池充電機(jī)充電方式與驅(qū)動(dòng)方式的切換。而這些變換開關(guān)可用接觸器構(gòu)成。
升壓網(wǎng)絡(luò)為阻抗源網(wǎng)絡(luò)輔佐器材。A相改換器由輸入LC型濾波器、二極管橋式整流濾波電路、變換開關(guān)以及H橋正弦波逆變器組成，B、C相改換器和A相改換器的結(jié)構(gòu)相同。為了使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)略，本錢低，具有自容錯(cuò)才能[12-15]，將蓄電池充電機(jī)充電系統(tǒng)中的3個(gè)H橋改換器重構(gòu)成雙正弦波逆變器驅(qū)動(dòng)開放式繞組感應(yīng)電機(jī)[16,17]。將阻抗源網(wǎng)絡(luò)和雙正弦波逆變器相結(jié)合構(gòu)成單級(jí)升壓雙正弦波逆變器作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
集成拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中電感L1既作為蓄電池充電機(jī)充電系統(tǒng)中的輸出濾波電感，又作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中阻抗源網(wǎng)絡(luò)的輸入濾波電感。電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中阻抗源網(wǎng)絡(luò)的輸入濾波電感L1與電感L2能夠集成在同一個(gè)磁心上，降低了本錢，減小了體積和質(zhì)量。
圖1 電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)充電與驅(qū)動(dòng)集成化結(jié)構(gòu)框圖
因?yàn)榧苫負(fù)渲行铍姵爻潆姍C(jī)充電和驅(qū)動(dòng)共用正弦波逆變器，需求在3個(gè)H橋正弦波逆變器的直流穩(wěn)壓電源側(cè)進(jìn)行切換，因而，不行避免地會(huì)發(fā)生較大的寄生電感。減小寄生電感對(duì)電路功用的影響是工程運(yùn)用中需求處理的關(guān)鍵問題。當(dāng)單級(jí)升壓雙正弦波逆變器處于直通矢量狀況變換為非直通狀況時(shí)，直流穩(wěn)壓電源母線環(huán)節(jié)存在散布電感、寄生電感，正弦波逆變器直流穩(wěn)壓電源母線上會(huì)發(fā)生很高的電壓尖峰，極易燒壞功率管。所以，結(jié)合實(shí)踐運(yùn)用，文獻(xiàn)[15]對(duì)單級(jí)升壓雙正弦波逆變器進(jìn)行了改善。
圖2 電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)充電與驅(qū)動(dòng)集成化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
2 蓄電池充電機(jī)充電系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
2.1 蓄電池充電機(jī)充電系統(tǒng)
經(jīng)過操控變換開關(guān)0～3號(hào)以及開關(guān)A號(hào)可將集成化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為蓄電池充電機(jī)充電方式，如圖3所示。其拓?fù)錇槿嘟M合式全橋AC-DC改換器，由輸入LC型濾波器、不控整流橋、直流穩(wěn)壓電源母線濾波電容（薄膜電容）、3個(gè)H橋高頻正弦波逆變器、磁組合變壓器和輸出級(jí)的不控整流濾波電路構(gòu)成。其間，磁組合變壓器由3套完全相同的EE形磁心構(gòu)成，有3個(gè)一次繞組和一個(gè)匝鏈這3個(gè)一次繞組的二次繞組[18,19]。
依據(jù)三相瞬時(shí)功率平衡原理，磁組合變壓器將三路對(duì)稱、互差120°、且依照正弦規(guī)則改變的脈動(dòng)的功率疊加為幅值安穩(wěn)的功率，所以AC-DC改換器能夠輸出安穩(wěn)的電壓。因?yàn)榍凹?jí)的功率不是安穩(wěn)的而是依照正弦規(guī)則改變的，所以直流穩(wěn)壓電源母線濾波電容值可大大減小。由此蓄電池充電機(jī)充電系統(tǒng)完成了無電解電容以及高功率因數(shù)[12]。
圖3 電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)充電方式
蓄電池充電機(jī)充電系統(tǒng)中，AC-DC改換器選用移相操控減小開關(guān)損耗。因?yàn)榇沤M合變壓器的特殊結(jié)構(gòu)，三路H橋正弦波逆變器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)有必要同步，即選用相同的載波信號(hào)，這樣可保證磁組合變壓器一次繞組所施加的電壓在某一時(shí)刻是同向的，以便完成三路磁通疊加而不是相抵消。AC-DC改換器具體的原理結(jié)構(gòu)以及操控辦法見文獻(xiàn)[12,18,19]，不再贅述。
2.2 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
經(jīng)過操控變換開關(guān)1～3號(hào)以及開關(guān)A號(hào)，可將集成化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為驅(qū)動(dòng)方式，如圖4所示。電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由新式的準(zhǔn)Z源升壓網(wǎng)絡(luò)、3個(gè)H橋正弦波逆變器及OWIM組成。其間，點(diǎn)劃線框內(nèi)是新式準(zhǔn)Z源升壓網(wǎng)絡(luò)，由準(zhǔn)Z源網(wǎng)絡(luò)和輔佐緩沖電路結(jié)合而成，它能夠按捺母線電壓尖峰；OWIM只需求將星形聯(lián)合的繞組中點(diǎn)拆開，電機(jī)本體結(jié)構(gòu)不變；3個(gè)H橋正弦波逆變器共直流穩(wěn)壓電源母線構(gòu)成了2個(gè)三相正弦波逆變器，簡(jiǎn)稱雙正弦波逆變器。新式準(zhǔn)Z源升壓網(wǎng)絡(luò)和雙正弦波逆變器構(gòu)成了一種新式的單級(jí)升壓雙正弦波逆變器。
依據(jù)雙正弦波逆變器的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中具有很強(qiáng)的容錯(cuò)才能[12-15]。Q1為可控功率管。當(dāng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)處于電動(dòng)方式時(shí)，Q1關(guān)斷，它的體二極管VD1參加到電路中；當(dāng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)處于發(fā)電方式時(shí)，Q1的體二極管VD1關(guān)斷，Q1參加到電路中。由此，電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)既能完成升/降壓功用又完成了能量回饋。
圖4 電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)充電驅(qū)動(dòng)方式
新式單級(jí)升壓雙正弦波逆變器的作業(yè)原理為：三個(gè)H橋母線上的散布電感、寄生電感Ls和外接電容C3構(gòu)成無源網(wǎng)絡(luò)，在直通狀況和非直通狀況變換期間參加到緩沖電路中。銜接P端的功率管截止和導(dǎo)通時(shí)對(duì)應(yīng)的緩沖電路的作業(yè)方式如圖5所示[15]。
銜接P端的功率管截止時(shí)的等效回路如圖5a所示，二極管VD3導(dǎo)通，寄生電感與電容C3、C1及VD3構(gòu)成放電回路，按捺母線電壓尖峰。圖5b為銜接P端的功率管導(dǎo)通瞬間時(shí)的等效回路，此刻，還未向負(fù)載供給能量，二極管VD2導(dǎo)通，C2、C3、Ls、VD2構(gòu)成回路，C3開端放電。當(dāng)C3兩頭電壓不再大于C2兩頭電壓時(shí)，VD2截止；當(dāng)這個(gè)功率管完全導(dǎo)通進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，并向負(fù)載供給能量時(shí)，VD2、VD3均截止。
（a）銜接P端的功率管截止時(shí)的等效回路
（b）銜接P端的功率管導(dǎo)通瞬間時(shí)的等效回路
圖5 電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)充電緩沖電路的作業(yè)方式
單級(jí)升壓雙正弦波逆變器穩(wěn)態(tài)時(shí)的作業(yè)狀況等效電路如圖6所示。圖6a為非零電壓矢量等效電路，二極管VD1導(dǎo)通，VD2、VD3截止，該等效電路與準(zhǔn)Z源正弦波逆變器[20]相同。圖6b為直通零矢量等效電路。因?yàn)樯龎弘姼羞h(yuǎn)大于寄生電感，所以可疏忽寄生電感。從圖6能夠看出，該電路的升壓才能和準(zhǔn)Z源正弦波逆變器的升壓才能相同。
（a）非零電壓矢量
（b）直通零矢量
圖6 單級(jí)升壓正弦波逆變器穩(wěn)態(tài)時(shí)的等效電路
3 仿真剖析
為了證明電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)充電與驅(qū)動(dòng)集成化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是否可行，搭建了仿真模型。仿真參數(shù)[19]：蓄電池充電機(jī)充電系統(tǒng)中負(fù)載電阻為5，輸出濾波電容為2mF，輸出電壓180V，開關(guān)頻率為12kHz，輸入濾波電感為0.5mH，輸入濾波電容為0.002mF，變壓器一次繞組自感LA=LB=LC=0.01H，二次繞組自感L2= 0.006H，互感MA=0.004 5H，MB=0.004 5H，MC= 0.004 5H。
開放式繞組感應(yīng)電機(jī)模型參數(shù)為：額外功率為3.3kW，額外線電壓為320V，額外頻率為50Hz，額外轉(zhuǎn)速為1 430r/min，定子電阻為1.898?，定子電感為0.196H，轉(zhuǎn)子電阻為1.45，轉(zhuǎn)子電感為0.196H，互感為0.187H，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為0.006 7kgm2，極對(duì)數(shù)為2。
單級(jí)升壓正弦波逆變器的輸入電壓為250V，直通占空比為0.22，選用直通狀況分段SYSVPWM調(diào)制方 法[15]，直流穩(wěn)壓電源母線電壓升高到500V。電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)選用轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的矢量操控進(jìn)行開始仿真證明。
蓄電池充電機(jī)充電系統(tǒng)仿真波形如圖7所示。圖7a為電網(wǎng)電壓和電流的仿真波形，能夠看出電流波形的正弦度很高，功率因數(shù)在0.99以上；圖7b為直流穩(wěn)壓電源母線電壓波形，其波形為一饅頭波，這是因?yàn)橹绷鞣€(wěn)壓電源側(cè)運(yùn)用了幾微法的薄膜電容進(jìn)行濾波，得出了三相功率是脈動(dòng)的且依照正弦規(guī)則改變；圖7c為負(fù)載電壓波形，經(jīng)過磁組合變壓器將三路互差120°依照正弦規(guī)則改變的功率疊加為幅值安穩(wěn)的功率，再經(jīng)過整流濾波便能夠輸出安穩(wěn)的負(fù)載電壓。
（a）A相輸入電流和電網(wǎng)電壓
（b）A相直流穩(wěn)壓電源母線電壓
（c）負(fù)載輸出電壓
圖7 蓄電池充電機(jī)充電系統(tǒng)的仿真波形
電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)仿真波形如圖8所示。圖8a給出了直流穩(wěn)壓電源母線電壓uPN的波形，能夠看出直流穩(wěn)壓電源電壓由250V升壓到500V供給正弦波逆變器；圖8b為開放式繞組感應(yīng)電機(jī)端電壓ua、ub、uc的仿真波形；圖8c為三相定子電流、轉(zhuǎn)子角速度wN以及電磁轉(zhuǎn)矩Te的仿真波形。
0～0.3s時(shí)，電機(jī)空載，即電磁轉(zhuǎn)矩為0，轉(zhuǎn)速在1 500r/min附近，定子電流為空載電流，頻率為50Hz；0.3s時(shí)，突加額外負(fù)載，定子電流迅速添加，轉(zhuǎn)矩添加，轉(zhuǎn)速下降，最終安穩(wěn)在額外轉(zhuǎn)速，動(dòng)態(tài)響應(yīng)較快，瞬態(tài)起動(dòng)電流約為額外電流的1.5倍，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩約為額外轉(zhuǎn)矩的1.5倍。瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)電流、轉(zhuǎn)矩驟變較小。穩(wěn)態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)速的波動(dòng)量很小，約為0.1%，電磁轉(zhuǎn)矩波動(dòng)量約為5%。
（a）直流穩(wěn)壓電源母線電壓
（b）三相相電壓
（c）三相定子電流、轉(zhuǎn)子角頻率?N和轉(zhuǎn)矩Te
圖8 電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的仿真波形
從圖7、圖8能夠看出，本文所提集成拓?fù)涫强尚械摹?/span>
4 試驗(yàn)剖析
為了對(duì)上述集成化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行原理性驗(yàn)證，搭建了硬件試驗(yàn)渠道。樣機(jī)的主要參數(shù)如下：功率為15kW的蓄電池充電機(jī)充電系統(tǒng)的輸入電壓為三相對(duì)稱溝通 電[12]，其有效值為220V，開關(guān)頻率為12kHz，輸入濾波電感為500?H，直流穩(wěn)壓電源環(huán)節(jié)的濾波電容為2?F，磁組合變壓器匝比為48∶23，輸出濾波電感為1 000?H，輸出濾波電容為4 000?F，輸出電壓為270V，蓄電池充電機(jī)充電系統(tǒng)的負(fù)載選用了大功率直流穩(wěn)壓電源電子負(fù)載。電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的開放式繞組感應(yīng)電機(jī)為1.1kW的感應(yīng)電機(jī)改造而成，輸入直流穩(wěn)壓電源電壓為160V，直通占空比為0.24，吸收電容C3=1?F，電容C1、C2均為30?F。
依據(jù)以上參數(shù)的相關(guān)試驗(yàn)波形如圖9所示。由圖9a所示的電網(wǎng)電壓和輸入電流的波形能夠看出，網(wǎng)側(cè)電壓和電流根本同相位，電流波形正弦度很高，經(jīng)功率剖析儀測(cè)試，功率因數(shù)達(dá)到了0.99以上。圖9b為直流穩(wěn)壓電源母線電壓波形和正弦波逆變器輸出電壓波形，其包絡(luò)線為一饅頭波。圖9c給出了一安穩(wěn)的輸出電壓。圖9d為蓄電池電壓和直流穩(wěn)壓電源母線電壓波形，能夠看出輸入直流穩(wěn)壓電源電壓160V經(jīng)過升壓網(wǎng)絡(luò)使直流穩(wěn)壓電源母線電壓升高到380V左右。
圖9e～圖9h給出了轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)間接定向矢量操控時(shí)，電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速為250r/min，負(fù)載轉(zhuǎn)矩為3N×m時(shí)的直流穩(wěn)壓電源母線電壓、電機(jī)端電壓、定子電流以及轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的波形，能夠看出電機(jī)端電壓、定子電流波形的正弦度較高，且轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較小，驗(yàn)證了單級(jí)升壓雙正弦波逆變器的結(jié)構(gòu)是可行的。為了能夠反映本文拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有按捺直流穩(wěn)壓電源母線電壓尖峰的效果，對(duì)傳統(tǒng)準(zhǔn)Z源正弦波逆變器和提出的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)做了對(duì)比。圖9i為傳統(tǒng)準(zhǔn)Z源逆
（a）電網(wǎng)電壓和輸入電流
（b）直流穩(wěn)壓電源母線電壓和正弦波逆變器輸出電壓
（c）負(fù)載電壓
（d）輸入直流穩(wěn)壓電源電壓和直流穩(wěn)壓電源母線電壓
（e）濾波后三相繞組電壓
（f）直流穩(wěn)壓電源母線電壓、繞組電壓和電流
（g）轉(zhuǎn)速
（h）轉(zhuǎn)矩
（i）傳統(tǒng)準(zhǔn)Z源正弦波逆變器的直流穩(wěn)壓電源母線電壓
（j）改善型單級(jí)升壓正弦波逆變器的直流穩(wěn)壓電源母線電壓
圖9 電動(dòng)汽車蓄電池充電試驗(yàn)波形
變器的直流穩(wěn)壓電源母線電壓波形。圖9j為本文所提單級(jí)升壓雙正弦波逆變器的直流穩(wěn)壓電源母線電壓波形。比較可見：本文采拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中直流穩(wěn)壓電源母線電壓在直通和非直通狀況變換瞬間電壓尖峰大大減小，振動(dòng)也減小了。從試驗(yàn)渠道得出的試驗(yàn)波形能夠看出，電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)充電與驅(qū)動(dòng)集成化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是可行的。
5 定論
本文提出了一種電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)充電與驅(qū)動(dòng)集成化拓?fù)?/span>，經(jīng)過操控相應(yīng)的變換開關(guān)能夠完成蓄電池充電機(jī)充電方式和驅(qū)動(dòng)方式。為了習(xí)慣大功率運(yùn)用場(chǎng)合，蓄電池充電機(jī)充電系統(tǒng)選用了三相系統(tǒng)供電。為了提高電動(dòng)汽車的動(dòng)力功用，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)選用了單級(jí)升壓雙正弦波逆變器。該集成化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有以下特色：
1）蓄電池充電機(jī)充電系統(tǒng)能夠完成單級(jí)功率因數(shù)校正功用，電氣阻隔，無電解電容，延長(zhǎng)了運(yùn)用壽命。
2）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有單級(jí)升/降壓功用，可靠性高，有較強(qiáng)的容錯(cuò)才能，能量可雙向活動(dòng)。
本文經(jīng)過仿真和試驗(yàn)成果驗(yàn)證了蓄電池充電機(jī)充電系統(tǒng)能夠完成高功率因數(shù)以及輸出安穩(wěn)的電壓；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能夠完成升壓功用，按捺母線電壓尖峰，以及在矢量操控下具有杰出的靜態(tài)功用。然后驗(yàn)證了集成化拓?fù)涫强尚械摹?/span>
