本文關(guān)鍵詞：基于STM32的電動(dòng)車LLC諧振充電電源系統(tǒng)研究

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【摘要】：隨著低碳環(huán)保席卷全球,電動(dòng)車充電電源已成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。由于性能穩(wěn)定、價(jià)格便宜,國內(nèi)大部分的電動(dòng)車動(dòng)力電池都采用鉛酸蓄電池。傳統(tǒng)電動(dòng)車鉛酸蓄電池充電方式較為陳舊,充電方式多為恒壓或恒流,不符合電池充電曲線,易損壞電池;且充電電源工作于傳統(tǒng)PWM控制方式下,開關(guān)器件大部分時(shí)間工作在硬開關(guān)狀態(tài),限制了充電電源的效率,也帶來了嚴(yán)重的電磁污染。為了克服傳統(tǒng)電動(dòng)車充電電源的不足,本論文在廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目(2013B010402002)的資助下,提出一種基于STM32的電動(dòng)車LLC諧振充電電源系統(tǒng),并對(duì)其特征和應(yīng)用進(jìn)行研究。論文首先分析了電動(dòng)車鉛酸蓄電池特性和充電方法,敘述了LLC諧振充電電源系統(tǒng)及其控制方案,進(jìn)而完善了充電電源系統(tǒng)的總體技術(shù)方案。選取適合于電動(dòng)車鉛酸蓄電池充電電源要求的LLC諧振主電路拓?fù)浜退碾A段+正負(fù)脈沖控制方案。對(duì)LLC諧振充電電源系統(tǒng)的主電路進(jìn)行設(shè)計(jì),主電路采用全橋LLC諧振電路,使充電電源始終工作于原邊MOSFET功率開關(guān)管零電壓開通和副邊整流二極管零電流關(guān)斷軟開關(guān)狀態(tài);根據(jù)充電電源需求,計(jì)算主電路元器件參數(shù)并選型,并利用Saber仿真,驗(yàn)證主電路的可行性。設(shè)計(jì)以STM32為核心的數(shù)字化控制系統(tǒng)的硬件控制電路和時(shí)序控制程序,充電電源采用數(shù)字化PFM防積分飽和PI控制,配合電壓電流反饋電路、MOSFET功率開關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路、正負(fù)脈沖生成電路和電池狀態(tài)判斷電路等輔助電路,實(shí)現(xiàn)LLC諧振主電路的數(shù)字化控制。控制系統(tǒng)采用小電流激活→正負(fù)脈沖→恒壓減流→涓流浮充的四階段時(shí)序,以及正負(fù)脈沖產(chǎn)生時(shí)序,故障保護(hù)時(shí)序,實(shí)現(xiàn)了基于STM32的電動(dòng)車LLC諧振充電電源系統(tǒng)的數(shù)字化控制。對(duì)所研制的LLC諧振充電電源進(jìn)行了模擬負(fù)載試驗(yàn)以及鉛酸蓄電池充電試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明所研制的基于STM32的電動(dòng)車LLC諧振充電電源系統(tǒng)能夠全程實(shí)現(xiàn)LLC諧振主電路的軟開關(guān)狀態(tài),提高轉(zhuǎn)換效率,結(jié)合電池的充電曲線并使用四階段+正負(fù)脈沖充電方式,可以減少過充電及析氣極化現(xiàn)象,保護(hù)電池,提高充電速度。
【關(guān)鍵詞】：充電電源 STM32 LLC 諧振 電動(dòng)車
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U469.72
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 課題背景及研究意義11-12
• 1.1.1 課題背景11
• 1.1.2 研究意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀12-18
• 1.2.1 電動(dòng)車充電電源國內(nèi)外的現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 電動(dòng)車電池充電方法現(xiàn)狀14-15
• 1.2.3 充電電源主電路現(xiàn)狀15-16
• 1.2.4 充電電源控制系統(tǒng)現(xiàn)狀16-17
• 1.2.5 充電電源目前存在的問題17-18
• 1.3 本課題主要研究?jī)?nèi)容18-19
• 第二章 LLC諧振充電電源系統(tǒng)特性及總體技術(shù)方案19-26
• 2.1 充電電源的充電特性19-21
• 2.1.1 動(dòng)力鉛酸蓄電池特性19-20
• 2.1.2 鉛酸蓄電池充電方法20-21
• 2.2 充電電源系統(tǒng)技術(shù)方案21-22
• 2.3 充電電源及其控制系統(tǒng)方案22-25
• 2.3.1 主電路拓?fù)溥x擇22-24
• 2.3.2 LLC諧振充電電源控制方案24-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第三章 LLC諧振充電電源系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)26-41
• 3.1 主電路原理26-34
• 3.1.1 LLC諧振電路原理26-29
• 3.1.2 主電路工作過程分析29-34
• 3.2 LLC諧振全橋變換器參數(shù)設(shè)計(jì)34-36
• 3.3 全橋LLC諧振主電路Saber仿真36-40
• 3.4 主電路板40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 第四章 充電電源控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)41-54
• 4.1 控制系統(tǒng)要求41
• 4.2 STM32控制系統(tǒng)41-43
• 4.3 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)43-51
• 4.3.1 STM32選型43-45
• 4.3.2 電壓電流信號(hào)采樣電路45-47
• 4.3.3 MOSFET功率開關(guān)管柵極驅(qū)動(dòng)電路47-49
• 4.3.4 正負(fù)脈沖生成電路49-50
• 4.3.5 電池狀態(tài)判斷電路50-51
• 4.4 控制系統(tǒng)硬件抗干擾設(shè)計(jì)51-52
• 4.5 控制電路板52-53
• 4.6 本章小結(jié)53-54
• 第五章 充電電源控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)54-64
• 5.1 控制系統(tǒng)軟件主程序流程54-55
• 5.2 諧振軟開關(guān)PFM變頻信號(hào)的全軟件生成55-57
• 5.3 控制系統(tǒng)主要軟件的設(shè)計(jì)57-62
• 5.3.1 充電電壓電流防積分飽和PI算法57-59
• 5.3.2 四階段+正負(fù)脈沖充電時(shí)序程序設(shè)計(jì)59-61
• 5.3.3 故障保護(hù)程序設(shè)計(jì)61-62
• 5.4 軟件抗干擾設(shè)計(jì)62-63
• 5.5 本章小結(jié)63-64
• 第六章 LLC諧振充電電源試驗(yàn)研究64-77
• 6.1 LLC諧振充電電源的模擬負(fù)載試驗(yàn)研究64-72
• 6.1.1 試驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)建64-65
• 6.1.2 充電電源恒壓恒流外特性測(cè)試65-66
• 6.1.3 LLC諧振充電電源模擬負(fù)載試驗(yàn)66-72
• 6.2 LLC諧振充電電源充電試驗(yàn)研究72-76
• 6.2.1 試驗(yàn)平臺(tái)的組成72-73
• 6.2.2 LLC諧振充電電源電池充電試驗(yàn)73-76
• 6.3 本章小結(jié)76-77
• 結(jié)論77-79
• 參考文獻(xiàn)79-85
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果85-86
• 致謝86-87
• 附件87

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