發(fā)布時(shí)間：2017-11-26 12:01

  本文關(guān)鍵詞：高功率密度電動(dòng)汽車(chē)充電機(jī)的研究

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【摘要】：隨著大氣污染與能源危機(jī)的日益嚴(yán)峻,電動(dòng)汽車(chē)以其節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)受到各國(guó)研究機(jī)構(gòu)的廣泛關(guān)注。純電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力來(lái)源于車(chē)內(nèi)動(dòng)力電池組,因此動(dòng)力電池組安全、可靠、高性?xún)r(jià)比的充電技術(shù)成為電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)化的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題之一。在電動(dòng)汽車(chē)充電技術(shù)中,車(chē)載充電機(jī)的使用最為廣泛,對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)充電機(jī),其熱點(diǎn)問(wèn)題包括:高功率密度,高效率,智能化充電。針對(duì)以上熱點(diǎn)問(wèn)題,論文首先分析了車(chē)載充電機(jī)的系統(tǒng)組成,并根據(jù)性能指標(biāo)要求選取了半橋LLC諧振變換器作為主功率拓?fù)�。制約LLC變換器功率密度的主要問(wèn)題之一在于其磁性元件的體積和重量,本文使用變壓器漏感代替諧振電感的磁集成方案提升充電機(jī)整體功率密度。論文詳細(xì)討論了考慮漏感時(shí)半橋LLC變換器精確建模方法,給出了其基波等效模型,討論了在考慮漏感后諧振參數(shù)與等效匝比的變化。同時(shí)論文詳細(xì)分析了帶中心抽頭變壓器由于兩副邊漏感分配不均而造成對(duì)諧振網(wǎng)絡(luò)增益、等效諧振頻率、效率以及軟開(kāi)關(guān)性能的影響。為解決磁集成漏感不對(duì)稱(chēng)所造成的影響,論文從空間幾何角度對(duì)變壓器漏感進(jìn)行了解析建模,并指出副邊兩漏感不對(duì)稱(chēng)的原因在于兩副邊的幾何中心位置相對(duì)于原邊不對(duì)稱(chēng)。進(jìn)而本文提出基于幾何位置對(duì)稱(chēng)的雙繞組副邊結(jié)構(gòu),此結(jié)構(gòu)可有效保證兩副邊漏感具有良好對(duì)稱(chēng)性。為滿(mǎn)足LLC諧振變換器設(shè)計(jì)中對(duì)于諧振電感感值的要求,需要使磁集成變壓器漏感值可調(diào)。本文基于漏感值受原副邊繞組間距影響的理論基礎(chǔ),提出一種可以靈活調(diào)節(jié)漏感值的原副邊繞制方法。論文采用有限元磁場(chǎng)仿真的方法,驗(yàn)證了以上理論的正確性。除從變壓器繞制方式上改進(jìn)兩副邊漏感對(duì)稱(chēng)度以外,本文還提出采用不對(duì)稱(chēng)控制方式,來(lái)調(diào)節(jié)由于漏感不對(duì)稱(chēng)造成的正負(fù)半周電流不對(duì)稱(chēng)問(wèn)題。為滿(mǎn)足蓄電池高效率高可靠性充電所需的復(fù)雜控制邏輯,本文給出了LLC諧振變換器全數(shù)字控制設(shè)計(jì)方案。變換器可在寬輸入輸出范圍實(shí)現(xiàn)恒壓,恒流與恒功率工作。同時(shí),為配合核心控制器DSP正常工作,本文還論述了驅(qū)動(dòng)電路、采樣調(diào)理電路和保護(hù)電路的原理與設(shè)計(jì)過(guò)程。同時(shí),本文還闡述了數(shù)字控制方案的具體流程圖。最終,本文完成了一臺(tái)交流180V~260V輸入,直流輸出54V~72V,輸出功率2000W原理樣機(jī)的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證試驗(yàn)。使用磁集成技術(shù)完成的主功率變壓器相比于集成前節(jié)省30%體積與重量。由于節(jié)省了諧振電感生產(chǎn)工序,生產(chǎn)效率可得到提升。使用對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)繞制的帶中心抽頭變壓器漏感不對(duì)稱(chēng)度小于2%,且漏感在一定范圍可靈活調(diào)整,整機(jī)最優(yōu)效率94.4%。不對(duì)稱(chēng)控制方法得以實(shí)現(xiàn),實(shí)驗(yàn)波形證明了其副邊電流不均衡的良好補(bǔ)償效果。最終,本文給出了充電機(jī)實(shí)際充電曲線(xiàn)與效率曲線(xiàn),并詳細(xì)論述了充電機(jī)的損耗分析過(guò)程,實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)驗(yàn)證了理論分析和參數(shù)設(shè)計(jì)的正確性。2000W充電機(jī)已通過(guò)項(xiàng)目驗(yàn)收,并已售出上千臺(tái),產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TM910.6;U469.72

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本文編號(hào)：1229695