本文關(guān)鍵詞：3.5kW的電動汽車車載充電機的研究與電路設(shè)計

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【摘要】：隨著經(jīng)濟的發(fā)展、人民生活水平的提高,機動車輛的日益增長的需求與環(huán)境問題矛盾越來越突出,電動汽車的快速發(fā)展既能解決人民對交通便利的追求又不會對環(huán)境造成污染,從而得到國家的大力支持。動力電池為電動汽車提供動力來源,電池技術(shù)是電動汽車發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。車載充電機是給電池充電的設(shè)備,因此研究一款良好性能的車載充電機具有重要的現(xiàn)實意義。車載充電機是電動汽車的動力單元的重要組成部分,同時又是接入電網(wǎng)端的設(shè)備,總體上要求其具有體積小、效率高、功率因數(shù)高、諧波電流小及EMI干擾少的特點。目前電動汽車動力電池多種多樣,每類電池的充電參數(shù)特性也不一致,但電池系統(tǒng)充放電受控于對應(yīng)的電池管理單元(BMS)。因此車載充電機需要與BMS建立通訊,依照BMS給定指令給動力電池進行充電。本文依據(jù)相關(guān)國家電動汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),在了解車載充電機的技術(shù)指標(biāo)和防護等級要求前提下,確定研發(fā)與設(shè)計一款輸入功率為3.5kW的車載充電機。對比不同拓撲結(jié)構(gòu)的特點,設(shè)計車載充電機為兩級變換器并聯(lián)的框架結(jié)構(gòu)：前級為交錯并聯(lián)Boost PFC結(jié)構(gòu),控制電路選用TI的UCC28070A芯片；后級為全橋LLC諧振變換器結(jié)構(gòu),采用數(shù)字控制方式,選用Infineon公司的汽車級Tricore單片機TC1724為主控芯片,實現(xiàn)車載充電機與BMS之間CAN通信。針對采用兩級APFC結(jié)構(gòu)的車載充電機,本文提出了每部分的技術(shù)設(shè)計指標(biāo)。首先詳細分析了交錯并聯(lián)Boost PFC電路的工作原理與工作特性,設(shè)計基于UCC28070A芯片控制的電路參數(shù),并利用仿真工具PSPISE驗證參數(shù)的正確性。其次深入分析了LLC諧振變換器的工作原理,給出了變換器的頻域分析與時域分析,并且基于性能分析改進了一種LLC諧振參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計方法,即基于電流矢量模型法來設(shè)計LLC諧振變換器參數(shù)。仿真軟件SIMPLIS用于測試所設(shè)計的諧振變換器的主要參數(shù)。最后搭建了一臺3.5kW的車載充電機實驗樣機。實驗樣機測試結(jié)果顯示樣機功率因數(shù)、效率指標(biāo)等能滿足設(shè)計要求,證明了本方案具有可行性,為后面充電機產(chǎn)品設(shè)計優(yōu)化提供了理論和實驗依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：車載充電機 交錯并聯(lián) BoostPFC LLC 電流矢量
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U469.72
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 課題的研究背景及意義11-12
• 1.2 電動汽車的相關(guān)技術(shù)12-16
• 1.2.1 充電設(shè)備分類12-13
• 1.2.2 充電技術(shù)分類13
• 1.2.3 常用動力電池分類13-14
• 1.2.4 車載充電機14-16
• 1.3 本論文的研究內(nèi)容16-18
• 第2章 車載充電機的整體電路方案18-27
• 2.1 車載充電機的基本技術(shù)指標(biāo)18
• 2.2 車載充電機的整體結(jié)構(gòu)18-19
• 2.3 拓撲方案19-25
• 2.3.1 前級功率因數(shù)校正電路21-23
• 2.3.2 后級DC/DC直流變換電路23-25
• 2.3.3 整機系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)25
• 2.4 本章小結(jié)25-27
• 第3章 交錯并聯(lián)BOOSTPFC變換器設(shè)計27-47
• 3.1 單位功率因數(shù)APFC電路輸出電壓諧波分析27-29
• 3.2 CCM交錯并聯(lián)BOOSTPFC特性分析29-35
• 3.2.1 工作狀態(tài)分析29-31
• 3.2.2 輸入電流紋波分析31-33
• 3.2.3 小信號模型分析33-35
• 3.3 電路詳細設(shè)計35-46
• 3.3.1 主電路參數(shù)設(shè)計36-38
• 3.3.2 驅(qū)動電路設(shè)計38-39
• 3.3.3 控制電路設(shè)計39-44
• 3.3.4 仿真分析44-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 第4章 全橋LLC諧振變換器設(shè)計47-76
• 4.1 全橋LLC諧振變換器的工作原理47-51
• 4.1.1 f_m47-50
• 4.1.2 f_(sw)>f_r與f_(sw)=f_r時變換器工作分析50-51
• 4.2 全橋LLC諧振變換器特性分析51-63
• 4.2.1 頻域分析51-59
• 4.2.2 時域分析59-63
• 4.3 電路詳細設(shè)計63-74
• 4.3.1 變換器參數(shù)設(shè)計63-68
• 4.3.2 電路設(shè)計68-73
• 4.3.3 仿真分析73-74
• 4.4 本章小結(jié)74-76
• 第5章 損耗分析與實驗結(jié)果分析76-87
• 5.1 交錯并聯(lián)PFC損耗分析76-78
• 5.2 全橋LLC諧振變換器損耗分析78-81
• 5.3 實驗結(jié)果分析81-86
• 5.3.1 交錯并聯(lián)PFC實驗結(jié)果81-84
• 5.3.2 全橋LLC諧振變換器實驗結(jié)果84-86
• 5.4 本章小結(jié)86-87
• 總結(jié)與展望87-89
• 總結(jié)87
• 展望87-89
• 致謝89-90
• 參考文獻90-93
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文的論文及科研成果93

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本文編號：823650