本文關(guān)鍵詞：基于移相全橋電路的充電樁實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：當(dāng)今世界,能源極度緊缺,環(huán)境污染嚴(yán)重,特別是近幾年來(lái)全球范圍霧霾天氣的增多,進(jìn)一步表明了環(huán)境問(wèn)題到了亟待解決的地步。究其原因,機(jī)動(dòng)車排放的尾氣是重要的污染物之一。使用清潔能源來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的汽油、柴油,一方面緩解能源危機(jī),另一方面可以減小對(duì)環(huán)境的污染程度。于是零排放、無(wú)污染的電動(dòng)汽車日益成為全球關(guān)注的焦點(diǎn),如何實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車的高效快速充電,成為業(yè)界的主要熱點(diǎn)之一。綜觀電力電子系統(tǒng)中所常用的電路拓?fù)?發(fā)現(xiàn)移相全橋DC-DC變換器很適合大功率并且可以實(shí)現(xiàn)軟開關(guān),效率可以做的很高,是適合于電動(dòng)汽車領(lǐng)域的。本文基于移相全橋電路研制了一款充電樁,其輸出電流波形呈正弦紋波疊加恒流分量,理論上可以減小電池的交流阻抗從而提高充電樁對(duì)電池的充電效率。首先,本文詳細(xì)介紹了電動(dòng)汽車以及充電樁的發(fā)展現(xiàn)狀,電池的充電方法以及軟開關(guān)技術(shù)的應(yīng)用。之后圍繞移相全橋變換器的特點(diǎn),分析了其基本工作原理以及關(guān)鍵的波形,并對(duì)其所存在的關(guān)鍵性問(wèn)題進(jìn)行了分析,包括占空比丟失、變壓器副邊電壓震蕩以及滯后臂軟開關(guān)的實(shí)現(xiàn)等問(wèn)題。特別是針對(duì)變壓器副邊的電壓震蕩問(wèn)題,給出了具體的公式來(lái)計(jì)算吸收電路中的元件參數(shù)。然后,本文設(shè)計(jì)了充電樁電源的硬件電路和軟件控制。硬件設(shè)計(jì)主要包括主電路功率器件的選型、磁性元件的設(shè)計(jì)、輔助電源的設(shè)計(jì)、采樣電路的設(shè)計(jì)及驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)等。同時(shí),基于Buck電路的小信號(hào)模型和狀態(tài)空間平均法對(duì)移相全橋電路進(jìn)行了建模,在此模型的基礎(chǔ)上,利用Matlab軟件中的SISO組件完成了充電樁電流外環(huán)和電壓內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。之后,搭建了以DSP芯片TMS320F28027為核心的數(shù)字控制平臺(tái),并實(shí)現(xiàn)了移相控制、PI調(diào)節(jié)器、電路軟啟動(dòng)、過(guò)壓過(guò)流保護(hù)以及雙閉環(huán)控制等功能。最后,利用PSIM仿真軟件對(duì)充電樁電源分別進(jìn)行了開環(huán)和閉環(huán)的仿真,給出了仿真波形。同時(shí),設(shè)計(jì)了一款3kW的實(shí)驗(yàn)樣機(jī),并對(duì)樣機(jī)的實(shí)驗(yàn)波形及測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析,驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性。本文基于移相全橋DC-DC變換器和DSP數(shù)字控制平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了充電樁的輸出電流呈現(xiàn)正弦紋波疊加直流分量,這為下一步確定此正弦紋波大小和頻率的最優(yōu)值奠定了基礎(chǔ),并且也為更大功率的充電樁的研發(fā)提供了思路和方向,某種意義上推動(dòng)了電動(dòng)汽車充電樁的發(fā)展。
【關(guān)鍵詞】：充電樁 移相全橋 DSP 雙閉環(huán)系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM46
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符號(hào)對(duì)照表11-13
• 縮略語(yǔ)對(duì)照表13-16
• 第一章 緒論16-24
• 1.1 研究背景及現(xiàn)狀16-17
• 1.2 充電樁的研究現(xiàn)狀17-21
• 1.2.1 充電策略17-19
• 1.2.2 軟開關(guān)技術(shù)的應(yīng)用19-21
• 1.3 國(guó)內(nèi)外充電樁發(fā)展現(xiàn)狀21-22
• 1.4 本文的研究?jī)?nèi)容與主要工作22-24
• 第二章 移相全橋DC/DC變換器拓?fù)涞难芯?/span>24-36
• 2.1 移相全橋ZVS變換器的拓?fù)浞治?/span>24-29
• 2.2 移相全橋ZVS變換器的設(shè)計(jì)考慮29-34
• 2.2.1 ZVS的實(shí)現(xiàn)29-30
• 2.2.2 占空比丟失30-31
• 2.2.3 副邊整流二極管電壓震蕩31-34
• 2.3 本章小結(jié)34-36
• 第三章 充電樁主電路的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)36-48
• 3.1 主要技術(shù)指標(biāo)36
• 3.2 各器件選型及相關(guān)參數(shù)計(jì)算36-43
• 3.2.1 全橋開關(guān)管的選擇36
• 3.2.2 主功率變壓器的設(shè)計(jì)36-39
• 3.2.3 隔直電容的選擇39-40
• 3.2.4 諧振電感電容和死區(qū)時(shí)間的計(jì)算40-41
• 3.2.5 副邊整流二極管的選擇41
• 3.2.6 輸出濾波LC的設(shè)計(jì)41-42
• 3.2.7 RCD的設(shè)計(jì)42-43
• 3.3 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)43-44
• 3.4 采樣電路設(shè)計(jì)44-46
• 3.5 本章小結(jié)46-48
• 第四章 移相全橋充電樁的控制電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)48-64
• 4.1 變換器小信號(hào)模型建立與分析48-54
• 4.1.1 Buck變換器小信號(hào)模型48-52
• 4.1.2 移相全橋變換器小信號(hào)模型分析52-54
• 4.2 DSP軟件功能實(shí)現(xiàn)54-56
• 4.2.1 軟件移相全橋生成原理54
• 4.2.2 PI調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)54-56
• 4.3 充電樁的雙閉環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)56-62
• 4.3.1 控制器參數(shù)的計(jì)算56-61
• 4.3.2 系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)流程61-62
• 4.4 本章總結(jié)62-64
• 第五章 仿真分析及其實(shí)驗(yàn)結(jié)果64-76
• 5.1 系統(tǒng)開、閉環(huán)仿真64-66
• 5.1.1 PSIM仿真軟件64
• 5.1.2 系統(tǒng)開環(huán)仿真64-65
• 5.1.3 系統(tǒng)閉環(huán)仿真65-66
• 5.2 樣機(jī)介紹以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果66-73
• 5.2.1 樣機(jī)介紹66-69
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)波形69-73
• 5.3 本章小結(jié)73-76
• 第六章 總結(jié)與展望76-78
• 參考文獻(xiàn)78-82
• 致謝82-84
• 作者簡(jiǎn)介84-85

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1114240