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3.5kW的电动汽车车载充电机的研究与电路设计
| 论文题名： | 3.5kW的电动汽车车载充电机的研究与电路设计 |
| 关键词： | 电动汽车;车载充电机;电路设计 |
| 摘要： | 随着经济的发展、人民生活水平的提高，机动车辆的日益增长的需求与环境问题矛盾越来越突出，电动汽车的快速发展既能解决人民对交通便利的追求又不会对环境造成污染，从而得到国家的大力支持。动力电池为电动汽车提供动力来源，电池技术是电动汽车发展的关键技术。车载充电机是给电池充电的设备，因此研究一款良好性能的车载充电机具有重要的现实意义。 车载充电机是电动汽车的动力单元的重要组成部分，同时又是接入电网端的设备，总体上要求其具有体积小、效率高、功率因数高、谐波电流小及EMI干扰少的特点。目前电动汽车动力电池多种多样，每类电池的充电参数特性也不一致，但电池系统充放电受控于对应的电池管理单元(BMS)。因此车载充电机需要与BMS建立通讯，依照BMS给定指令给动力电池进行充电。 本文依据相关国家电动汽车行业标准，在了解车载充电机的技术指标和防护等级要求前提下，确定研发与设计一款输入功率为3.5kW的车载充电机。对比不同拓扑结构的特点，设计车载充电机为两级变换器并联的框架结构:前级为交错并联Boost PFC结构，控制电路选用TI的UCC28070A芯片;后级为全桥LLC谐振变换器结构，采用数字控制方式，选用Infineon公司的汽车级Tricore单片机TC1724为主控芯片，实现车载充电机与BMS之间CAN通信。 针对采用两级APFC结构的车载充电机，本文提出了每部分的技术设计指标。首先详细分析了交错并联Boost PFC电路的工作原理与工作特性，设计基于UCC28070A芯片控制的电路参数，并利用仿真工具PSPISE验证参数的正确性。其次深入分析了LLC谐振变换器的工作原理，给出了变换器的频域分析与时域分析，并且基于性能分析改进了一种LLC谐振参数的优化设计方法，即基于电流矢量模型法来设计LLC谐振变换器参数。仿真软件SIMPLIS用于测试所设计的谐振变换器的主要参数。最后搭建了一台3.5kW的车载充电机实验样机。实验样机测试结果显示样机功率因数、效率指标等能满足设计要求，证明了本方案具有可行性，为后面充电机产品设计优化提供了理论和实验依据。 |
| 作者： | 王志惠 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 王远波 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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