【摘要】：當(dāng)今社會(huì),能源危機(jī)和環(huán)境污染雙重壓力下,推動(dòng)綠色能源開發(fā)利用,實(shí)現(xiàn)能源和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展,已經(jīng)是當(dāng)務(wù)之急。近年來,由于國(guó)家的大力支持,電動(dòng)汽車快速發(fā)展。使得與之相匹配的充電系統(tǒng)的研究,應(yīng)用前景巨大。充電系統(tǒng)一般由PFC(Power Factor Correction,功率因素校正)和DC/DC(DC-DC Power Convert,直流變換)兩部分組成;后級(jí)DC-DC充電機(jī)模塊與電動(dòng)汽車動(dòng)力電池直接相連接,其輸出性能直接影響動(dòng)力電池的健康狀態(tài)和壽命,因此對(duì)DC-DC充電機(jī)設(shè)計(jì)至關(guān)重要。LLC諧振全橋變換器可以在寬輸出電壓范圍內(nèi),不需要任何輔助網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)MOS管和輸出整流二極管軟開關(guān),同時(shí)具有高功率密度、高效率、高頻化等優(yōu)勢(shì)。將LLC諧振全橋變換器應(yīng)用于DC/DC充電機(jī),易于滿足DC/DC充電機(jī)的寬電壓輸出、高功率輸出、高效率及體積小型化等充電系統(tǒng)需求。本文基于LLC諧振全橋變換器設(shè)計(jì)一臺(tái)15kW的DC/DC充電機(jī),使其滿足電動(dòng)汽車充電需求。本文主要工作為:分析了DC/DC充電機(jī)的研究意義及國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀,并提出充電機(jī)需求指標(biāo)。在變頻控制和定頻控制方式下,推導(dǎo)了變換器基于基波簡(jiǎn)化等效模型及全范圍軟開關(guān)的約束條件。本文充電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)側(cè)重考慮的以下幾個(gè)約束因素:安全條件約束、軟開關(guān)約束、效率特性約束、負(fù)載切換對(duì)品質(zhì)因素Q的影響、控制策略選擇。詳細(xì)分析這些約束因素對(duì)參數(shù)的影響,并得到數(shù)學(xué)約束條件,為后續(xù)參數(shù)設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)依據(jù),進(jìn)一步提出一種較為簡(jiǎn)單的參數(shù)設(shè)計(jì)流程,使設(shè)計(jì)的參數(shù)良好合理匹配。然后針對(duì)15kW的DC/DC充電機(jī)具體需求指標(biāo),進(jìn)行了硬件系統(tǒng)的全面設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn):首先設(shè)計(jì)了硬件系統(tǒng)構(gòu)架,確定了主功率電路具體參數(shù),對(duì)電容器件和功率器件進(jìn)行了選擇,并對(duì)核心的高頻變壓器和諧振電感進(jìn)行了全面設(shè)計(jì);接著針對(duì)主功率電路的工作特點(diǎn)和控制方式設(shè)計(jì)了匹配的測(cè)控(采樣和控制)電路、保護(hù)電路以及通信電路的設(shè)計(jì)。最后對(duì)主功率電路進(jìn)行了MATLAB仿真,研制了15kW DC/DC實(shí)驗(yàn)樣機(jī),對(duì)設(shè)計(jì)的樣機(jī)指標(biāo)進(jìn)行了全面詳細(xì)的測(cè)試,實(shí)現(xiàn)結(jié)果表明設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)。
【圖文】：

圖 5-2 充電機(jī)主功率電路控制策略圖在實(shí)際中要求充電機(jī)實(shí)現(xiàn)寬范圍輸出，LLC 諧振全橋電路作為主功率電路的本單元，是實(shí)現(xiàn)寬范圍電壓輸出的關(guān)鍵。本文選擇三個(gè)最關(guān)鍵的工作點(diǎn)：最大壓工作點(diǎn)、額定工作點(diǎn)、最大降壓工作點(diǎn)，來驗(yàn)證主功率電路參數(shù)設(shè)計(jì)的正確性仿真的波形為輸入輸出電壓，諧振腔輸入電壓（頻率與開關(guān)管頻率相同，，占空比代表了開關(guān)管有效占空比），諧振電流，勵(lì)磁電流。0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04324324.5325325.5326Time(sec)輸入電壓（V）400

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文的 MOS 管寄生電容電荷轉(zhuǎn)移，即將開通的電壓導(dǎo)通做準(zhǔn)備，剛關(guān)斷的 MOS 管電壓上升于 MOS 管彌勒電容充電過程導(dǎo)致 MOS 管導(dǎo)電壓，在驅(qū)動(dòng)電壓坪電壓之后，MOS 管有效端已經(jīng)降為 0，因此實(shí)現(xiàn)了零電壓導(dǎo)通。電壓紋波分析 800V，輸出 700V 條件下，負(fù)載 50Ω時(shí)的輸1，交流耦合接入，測(cè)量波形如圖 5-13 所示，分量，此為開關(guān)管工作頻率的兩倍，這是由于峰值為 0.8V，負(fù)向峰值為-0.4V，紋波系數(shù)為也驗(yàn)證了輸出濾波電路設(shè)計(jì)的正確性。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：U491.8;TM910.6

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2558040