【摘要】：近年來全球汽車保有量仍呈快速上升的趨勢,傳統(tǒng)燃油汽車造成的環(huán)境污染以及不可再生能源消耗過度問題也越來越嚴重。隨著人們的環(huán)保呼聲日益強烈和發(fā)展新能源意識連年提高,新能源電動汽車應(yīng)運而生。但在電動汽車推廣與應(yīng)用過程中仍存在缺少大量的高效率、體積小、穩(wěn)定的充電模塊等問題,因此開發(fā)一款高性能的充電模塊對推動電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。DC/DC變換是充電模塊的核心,傳統(tǒng)的硬開關(guān)DC/DC變換器在開關(guān)時因電壓電流波形產(chǎn)生交疊等限制,普遍開關(guān)耗損較高。本文設(shè)計了一種基于半橋LLC諧振變換器電動汽車充電模塊,半橋LLC諧振拓撲具有能夠?qū)崿F(xiàn)軟開關(guān)(ZVS)的高效率傳輸?shù)膬?yōu)點,且變壓器工作于高頻狀態(tài),體積小,十分適合作為電動汽車充電機的主功率模塊。文中首先對半橋LLC諧振拓撲的工作原理進行分析,依照原理將半橋LLC諧振分為三種不同工作模式,并對不同模式下工作模態(tài)進行研究分析。通過基波分析法(FHA)建立了 LLC諧振電路的等效模型,得出其增益特性,并利用仿真軟件MATHCAD繪制其增益特性曲線,根據(jù)增益特性曲線分析主要諧振參數(shù)電感比以及品質(zhì)因數(shù)對參數(shù)取值的影響。在此基礎(chǔ)上進行基于半橋LLC諧振的低速電動汽車充電模塊主電路參數(shù)設(shè)計,并利用仿真軟件PSIM驗證諧振腔元件參數(shù)設(shè)計的可行性,保證其能夠?qū)崿F(xiàn)高效率傳輸,并簡要設(shè)計前級AC/DC的Boost型APFC電路。然后針對電力電子設(shè)備的數(shù)字化發(fā)展趨勢以及電動汽車動力電池的幾種充電方式,設(shè)計了基于半橋LLC諧振充電模塊的先恒流再恒壓的分階段雙PI閉環(huán)數(shù)字PFM控制方案。并基于STM32F103C8T6數(shù)字控制芯片,設(shè)計電壓電流采樣電路及輸入欠壓保護等外圍硬件電路,先通過仿真軟件Saber進行閉環(huán)PI參數(shù)驗證,最后制作了一款550W樣機并搭建了實驗平臺,并對相關(guān)波形進行測試,驗證了理論分析的可行性及正確性。
【圖文】：

控制網(wǎng)絡(luò)通過檢測網(wǎng)絡(luò)提供的運行參數(shù)，通過比較器與設(shè)定值進行對比，進而逡逑將誤差放大，從而控制脈沖寬度（ＰＷＭ）或控制脈沖頻率（ＰＦＭ）來實現(xiàn)對功逡逑率網(wǎng)絡(luò)的控制［６１，如圖１．２。一直以來，ＤＣ／ＤＣ的控制與主功率電路都是通過純逡逑４逡逑

是瞬間導(dǎo)通，而是會存在一段過渡過程，導(dǎo)通時開關(guān)管ＤＳ兩端電壓不能瞬間逡逑為０，會有一定的壓降，與此同時流過開關(guān)管ＤＳ間的電流慢慢增加，開通過程逡逑中必然產(chǎn)生能量交疊，瞬時電流與瞬時電壓的乘積將產(chǎn)生功率損耗［１３］，如圖２．１，逡逑這便是傳統(tǒng)的硬開關(guān)拓撲的弊端。而含變壓器的電動汽車帶隔離型充電模塊中，逡逑工作頻率越高，變壓器初次級匝數(shù)越少，因而推動電動汽車充電模塊小型化與逡逑輕量化發(fā)展必須使變壓器實現(xiàn)工作高頻化。因為開關(guān)管硬開關(guān)過程產(chǎn)生的平均逡逑開關(guān)損耗可達其通態(tài)損耗的幾十倍，充電模塊因此不能一味追求高頻化與輕量逡逑化，，工作頻率越高導(dǎo)致的硬開關(guān)損耗越大，因此充電模塊輕量化與高頻化的根逡逑本是要提高充電機功率密度，減小開關(guān)損耗。逡逑Ａ邋Ｉ邋｜逡逑ＤＳ間１邐開關(guān)管ＤＳ間電流逡逑電壓！邋／邋ｊ逡逑ＨＩｎ邐．逡逑Ｉ邋Ｉ逡逑Ｉ邋Ｉ逡逑Ａ邋Ｉ邐功率損耗逡逑ｒ邐，逡逑圖２．１硬開通過程逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｈａｒｄ－ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ邋ｔｒａｎｓｉｅｎｔ逡逑８逡逑
【學(xué)位授予單位】：山東科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM46

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5 呹本政男;晪道力;

本文編號：2610217