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原文传递高效率电动汽车车载充电机研究

论文题名：	高效率电动汽车车载充电机研究
关键词：	电动汽车;充电机;LLC变换器;变占空比;高频隔离
摘要：	随着能源危机的不断加剧以及生态环境的不断恶化，以混合动力汽车(HybridElectric Vehicles，HEVs)和纯电动汽车(Battery Electric Vehicles，BEVs)为主的新能源汽车在越来越多的国家得到广泛的推广。与此同时，作为电动汽车核心充电设备的车载充电机也受到了越来越多的关注。研究一种高可靠性、高效率和高功率密度的车载充电机不但可以提高车载电池的寿命，还可以减少污染，节约能源，对推广普及电动汽车有重要的现实意义。　　根据电动汽车充电机相关标准要求，本文研究的车载充电机采用了交错并联Boost功率因数校正电路(Power Factor Correction，PFC)和LLC谐振电路级联的系统结构。前级Boost PFC采用交错并联结构，一方面可以减小输入电流高频纹波，降低谐波畸变率，另一方面可以减小功率器件的电流应力，方便开关管的选取;后级采用独立控制的LLC电路结构，不仅在全负载范围内实现原边开关管的零电压软开通(Zero VoltageSwitching，ZVS)，在工作频率小于谐振频率时实现副边整流二极管的零电流关断(ZeroCurrent Switch，ZCS)，还提高了对电池充电特性的适应能力。　　为提高效率和功率密度，对LLC电路设置了较高谐振开关频率;为了避免模拟信号畸变失真、实现复杂的控制方法以及通信功能，本文设计的充电机前后级电路均采用了数字控制方式，使用数字信号处理器（Digital Signal Processor, DSP）。电压和电流信号通过调理电路采集进入数字控制芯片的AD采样口，在数字控制芯片中进行PI运算，根据运算结果改变开关频率，以满足锂电池在直流充电过程中不同的电压电流要求。　　针对LLC谐振变换器在低增益、轻载时增益曲线变缓，调频幅度过大不能满足锂电池过放电后涓流充电的问题，本文研究了一种定频变占空比控制策略。区别于LLC谐振变换器占空比固定为0.5，通过改变频率来满足不同输出要求的传统控制方式，变占空比控制策略，将不同的控制要求转化为对LLC原边开关管导通时间的控制，不仅满足了锂电池涓流充电的要求，还从驱动电路硬件上防止LLC电路同一桥臂开关管直通事故的发生，从而实现了充电机的可靠运行。　　本文搭建了一台3kW实验样机平台，采用全数字控制，实验结果均验证了理论分析的正确性和有效性。满载工作时，交流输入电流谐波畸变率有效减小，功率因数达到0.99，整机效率达到95％。
作者：	王俊
专业：	控制理论与控制工程
导师：	王正群;方宇
授予学位：	硕士
授予学位单位：	扬州大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文