基于半橋軟開(kāi)關(guān)AC/DC充電電源的設(shè)計(jì)及應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間:2021-05-08 20:03
近年來(lái)隨著新能源的快速發(fā)展,電能的儲(chǔ)能環(huán)節(jié)越來(lái)越受到重視。鉛酸蓄電池以維護(hù)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、供電可靠等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。充電電源性能的好壞直接影響到電池的壽命和充電的效率。隨著儲(chǔ)能設(shè)備的多樣化發(fā)展,充電電源朝著高效率、高功率密度、智能化的方向發(fā)展。本文研究設(shè)計(jì)了基于半橋LLC諧振軟開(kāi)關(guān)的充電電源,采用APFC+LLC兩級(jí)結(jié)構(gòu)。前級(jí)電路主要實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正的功能,后級(jí)結(jié)構(gòu)采用半橋LLC諧振電路進(jìn)行DC/DC變換,整個(gè)充電過(guò)程用單片機(jī)對(duì)電池組進(jìn)行管理和保護(hù)。前級(jí)功率因數(shù)校正電路采用工作在臨界模式的Boost電路,本文從電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、工作原理和工作模式進(jìn)行深入分析,完成電路參數(shù)的設(shè)計(jì),電源能達(dá)到較高的功率因數(shù),滿足設(shè)計(jì)要求。后級(jí)DC/DC變換采用半橋LLC諧振電路,運(yùn)用基波分析法對(duì)其進(jìn)行數(shù)學(xué)建模,分析主要諧振參數(shù)Q值、k值和n值對(duì)變換器性能的影響。著重分析了LLC諧振電路軟開(kāi)關(guān)失效的問(wèn)題,同時(shí)提出了限功率法和分頻限流法避免軟開(kāi)關(guān)失效。設(shè)計(jì)了半橋LLC的諧振參數(shù),應(yīng)用Saber軟件上對(duì)主電路參數(shù)進(jìn)行了仿真分析。磁性元件是開(kāi)關(guān)電源重要的組成部分,本設(shè)計(jì)中采用的磁性元件集成技術(shù),將變壓器的...
【文章來(lái)源】:廈門(mén)理工學(xué)院福建省
【文章頁(yè)數(shù)】:78 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第一章 引言
1.1 課題研究背景
1.2 DC/DC軟開(kāi)關(guān)電路
1.2.1 串聯(lián)諧振變換器
1.2.2 并聯(lián)諧振變換器
1.2.3 串并聯(lián)諧振變換器
1.2.4 三種諧振變換器的優(yōu)缺點(diǎn)比較
1.3 課題研究的主要內(nèi)容
1.4 本章小結(jié)
第二章 功率因數(shù)校正(PFC)電路的研究與設(shè)計(jì)
2.1 有源功率因數(shù)校正(APFC)電路
2.2 BOOST電路工作原理
2.3 PFC電路主要參數(shù)設(shè)計(jì)
2.4 本章小結(jié)
第三章 半橋LLC諧振變換器參數(shù)分析與設(shè)計(jì)
3.1 LLC諧振變換器的基本原理
3.2 LLC各諧振參數(shù)分析
3.3 半橋LLC諧振電路ZVS失效分析
3.4 LLC變換器損耗分析
3.5.1 損耗的數(shù)學(xué)模型
3.5.2 開(kāi)關(guān)管通態(tài)損耗數(shù)學(xué)模型
3.5.3 開(kāi)關(guān)管關(guān)斷損耗數(shù)學(xué)模型
3.5 LLC變換器參數(shù)設(shè)計(jì)
3.6 本章小結(jié)
第四章 LLC變換器硬件設(shè)計(jì)及軟件設(shè)計(jì)
4.1 LLC硬件設(shè)計(jì)
4.1.1 工作頻率的設(shè)置
4.1.2 輸入電壓前饋電路設(shè)計(jì)
4.1.3 軟啟動(dòng)電路設(shè)計(jì)
4.1.4 短路和過(guò)載保護(hù)電路設(shè)計(jì)
4.1.5 自舉電路設(shè)計(jì)及死區(qū)時(shí)間的設(shè)定
4.1.6 恒壓恒流反饋電路設(shè)計(jì)
4.2 充電電路功能板設(shè)計(jì)
4.2.1 采樣電路設(shè)計(jì)
4.2.2 電壓電流給定設(shè)計(jì)
4.2.3 電池均衡電路設(shè)計(jì)
4.2.4 485 通信電路的設(shè)計(jì)
4.3 充電電路軟件設(shè)計(jì)
4.4 本章小結(jié)
第五章 半橋LLC諧振變換器的磁集成技術(shù)
5.1 磁集成技術(shù)
5.2 半橋LLC諧振變換器的磁性元件結(jié)構(gòu)
5.3 變壓器的設(shè)計(jì)
5.4 本章小結(jié)
第六章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
6.1 功率因數(shù)校正電路實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
6.2 LLC仿真及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
6.2.1 仿真驗(yàn)證
6.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
6.3 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷
附錄
1、充電電源功率板原理樣機(jī)實(shí)物圖
2、充電電源功能板原理樣機(jī)實(shí)物圖
3、充電電源主功率板原理圖
4、充電電源控制板原理圖
5、充電電源功能板原理圖
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]電源模塊中LLC變換器分析研究[J]. 金愛(ài)娟,徐宗瑞,李少龍. 電力電子技術(shù). 2014(11)
[2]一種高效隔離的雙向DC/DC變換器[J]. 顏湘武,楊利鳴,梁宵,趙慧超,張波. 華北電力大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2013(04)
[3]交直流混合微電網(wǎng)中AC/DC雙向功率變流器的新控制策略[J]. 唐磊,曾成碧,苗虹,徐偉,楊焰. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制. 2013(14)
[4]一種基于新型無(wú)橋Boost20PFC的通信電源AC/DC變換器設(shè)計(jì)[J]. 陳勇,代文平,周俊. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制. 2013(12)
[5]基于無(wú)源諧振恒流網(wǎng)絡(luò)的多路輸出LED驅(qū)動(dòng)電源[J]. 羅全明,鄒燦,支樹(shù)播,閆歡,周雒維. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2013(18)
[6]Predictive20current20control20of20multi-pulse20flexible-topology20thyristor20AC-DC20converter[J]. Da-min ZHANG,Shi-tao WANG,Hui-pin LIN,Zheng-yu LU. Journal of Zhejiang University-Science C(Computers & Electronics). 2013(04)
[7]LLC變換器中諧振元件的設(shè)計(jì)[J]. 鄧翔,李大偉,楊善水. 電力電子技術(shù). 2013(02)
[8]應(yīng)用于V2G的AC/DC矩陣變換器[J]. 王輝,粟梅,孫堯,李幸,韓華,張關(guān)關(guān). 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2013(09)
[9]基于Buck-Boost電路的寬輸出電壓AC-DC電源設(shè)計(jì)[J]. 徐文城,劉堯,王秀榮. 現(xiàn)代電子技術(shù). 2012(12)
[10]基于LLC諧振的LED驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)[J]. 張久慶,高田,景占榮. 電力電子技術(shù). 2012(03)
碩士論文
[1]基于PFC和軟開(kāi)關(guān)的大功率開(kāi)關(guān)電源的研究[D]. 劉保頌.合肥工業(yè)大學(xué) 2004
本文編號(hào):3175917
【文章來(lái)源】:廈門(mén)理工學(xué)院福建省
【文章頁(yè)數(shù)】:78 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第一章 引言
1.1 課題研究背景
1.2 DC/DC軟開(kāi)關(guān)電路
1.2.1 串聯(lián)諧振變換器
1.2.2 并聯(lián)諧振變換器
1.2.3 串并聯(lián)諧振變換器
1.2.4 三種諧振變換器的優(yōu)缺點(diǎn)比較
1.3 課題研究的主要內(nèi)容
1.4 本章小結(jié)
第二章 功率因數(shù)校正(PFC)電路的研究與設(shè)計(jì)
2.1 有源功率因數(shù)校正(APFC)電路
2.2 BOOST電路工作原理
2.3 PFC電路主要參數(shù)設(shè)計(jì)
2.4 本章小結(jié)
第三章 半橋LLC諧振變換器參數(shù)分析與設(shè)計(jì)
3.1 LLC諧振變換器的基本原理
3.2 LLC各諧振參數(shù)分析
3.3 半橋LLC諧振電路ZVS失效分析
3.4 LLC變換器損耗分析
3.5.1 損耗的數(shù)學(xué)模型
3.5.2 開(kāi)關(guān)管通態(tài)損耗數(shù)學(xué)模型
3.5.3 開(kāi)關(guān)管關(guān)斷損耗數(shù)學(xué)模型
3.5 LLC變換器參數(shù)設(shè)計(jì)
3.6 本章小結(jié)
第四章 LLC變換器硬件設(shè)計(jì)及軟件設(shè)計(jì)
4.1 LLC硬件設(shè)計(jì)
4.1.1 工作頻率的設(shè)置
4.1.2 輸入電壓前饋電路設(shè)計(jì)
4.1.3 軟啟動(dòng)電路設(shè)計(jì)
4.1.4 短路和過(guò)載保護(hù)電路設(shè)計(jì)
4.1.5 自舉電路設(shè)計(jì)及死區(qū)時(shí)間的設(shè)定
4.1.6 恒壓恒流反饋電路設(shè)計(jì)
4.2 充電電路功能板設(shè)計(jì)
4.2.1 采樣電路設(shè)計(jì)
4.2.2 電壓電流給定設(shè)計(jì)
4.2.3 電池均衡電路設(shè)計(jì)
4.2.4 485 通信電路的設(shè)計(jì)
4.3 充電電路軟件設(shè)計(jì)
4.4 本章小結(jié)
第五章 半橋LLC諧振變換器的磁集成技術(shù)
5.1 磁集成技術(shù)
5.2 半橋LLC諧振變換器的磁性元件結(jié)構(gòu)
5.3 變壓器的設(shè)計(jì)
5.4 本章小結(jié)
第六章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
6.1 功率因數(shù)校正電路實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
6.2 LLC仿真及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
6.2.1 仿真驗(yàn)證
6.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
6.3 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷
附錄
1、充電電源功率板原理樣機(jī)實(shí)物圖
2、充電電源功能板原理樣機(jī)實(shí)物圖
3、充電電源主功率板原理圖
4、充電電源控制板原理圖
5、充電電源功能板原理圖
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]電源模塊中LLC變換器分析研究[J]. 金愛(ài)娟,徐宗瑞,李少龍. 電力電子技術(shù). 2014(11)
[2]一種高效隔離的雙向DC/DC變換器[J]. 顏湘武,楊利鳴,梁宵,趙慧超,張波. 華北電力大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2013(04)
[3]交直流混合微電網(wǎng)中AC/DC雙向功率變流器的新控制策略[J]. 唐磊,曾成碧,苗虹,徐偉,楊焰. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制. 2013(14)
[4]一種基于新型無(wú)橋Boost20PFC的通信電源AC/DC變換器設(shè)計(jì)[J]. 陳勇,代文平,周俊. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制. 2013(12)
[5]基于無(wú)源諧振恒流網(wǎng)絡(luò)的多路輸出LED驅(qū)動(dòng)電源[J]. 羅全明,鄒燦,支樹(shù)播,閆歡,周雒維. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2013(18)
[6]Predictive20current20control20of20multi-pulse20flexible-topology20thyristor20AC-DC20converter[J]. Da-min ZHANG,Shi-tao WANG,Hui-pin LIN,Zheng-yu LU. Journal of Zhejiang University-Science C(Computers & Electronics). 2013(04)
[7]LLC變換器中諧振元件的設(shè)計(jì)[J]. 鄧翔,李大偉,楊善水. 電力電子技術(shù). 2013(02)
[8]應(yīng)用于V2G的AC/DC矩陣變換器[J]. 王輝,粟梅,孫堯,李幸,韓華,張關(guān)關(guān). 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2013(09)
[9]基于Buck-Boost電路的寬輸出電壓AC-DC電源設(shè)計(jì)[J]. 徐文城,劉堯,王秀榮. 現(xiàn)代電子技術(shù). 2012(12)
[10]基于LLC諧振的LED驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)[J]. 張久慶,高田,景占榮. 電力電子技術(shù). 2012(03)
碩士論文
[1]基于PFC和軟開(kāi)關(guān)的大功率開(kāi)關(guān)電源的研究[D]. 劉保頌.合肥工業(yè)大學(xué) 2004
本文編號(hào):3175917
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