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原文传递基于移相全桥电路的充电桩实现

论文题名：	基于移相全桥电路的充电桩实现
关键词：	充电桩;移相全桥电路;双闭环系统;电动汽车
摘要：	当今世界，能源极度紧缺，环境污染严重，特别是近几年来全球范围雾霾天气的增多，进一步表明了环境问题到了亟待解决的地步。究其原因，机动车排放的尾气是重要的污染物之一。使用清洁能源来代替传统的汽油、柴油，一方面缓解能源危机，另一方面可以减小对环境的污染程度。于是零排放、无污染的电动汽车日益成为全球关注的焦点，如何实现电动汽车的高效快速充电，成为业界的主要热点之一。　　综观电力电子系统中所常用的电路拓扑，发现移相全桥DC-DC变换器很适合大功率并且可以实现软开关，效率可以做的很高，是适合于电动汽车领域的。本文基于移相全桥电路研制了一款充电桩，其输出电流波形呈正弦纹波叠加恒流分量，理论上可以减小电池的交流阻抗从而提高充电桩对电池的充电效率。　　首先，本文详细介绍了电动汽车以及充电桩的发展现状，电池的充电方法以及软开关技术的应用。之后围绕移相全桥变换器的特点，分析了其基本工作原理以及关键的波形，并对其所存在的关键性问题进行了分析，包括占空比丢失、变压器副边电压震荡以及滞后臂软开关的实现等问题。特别是针对变压器副边的电压震荡问题，给出了具体的公式来计算吸收电路中的元件参数。　　然后，本文设计了充电桩电源的硬件电路和软件控制。硬件设计主要包括主电路功率器件的选型、磁性元件的设计、辅助电源的设计、采样电路的设计及驱动电路的设计等。同时，基于Buck电路的小信号模型和状态空间平均法对移相全桥电路进行了建模，在此模型的基础上，利用Matlab软件中的SISO组件完成了充电桩电流外环和电压内环的双闭环控制系统。之后，搭建了以DSP芯片TMS320F28027为核心的数字控制平台，并实现了移相控制、PI调节器、电路软启动、过压过流保护以及双闭环控制等功能。　　最后，利用PSIM仿真软件对充电桩电源分别进行了开环和闭环的仿真，给出了仿真波形。同时，设计了一款3kW的实验样机，并对样机的实验波形及测试数据进行了分析，验证了设计的正确性。　　本文基于移相全桥DC-DC变换器和DSP数字控制平台实现了充电桩的输出电流呈现正弦纹波叠加直流分量，这为下一步确定此正弦纹波大小和频率的最优值奠定了基础，并且也为更大功率的充电桩的研发提供了思路和方向，某种意义上推动了电动汽车充电桩的发展。
作者：	弓联朋
专业：	控制工程
导师：	郑峰;石勇
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西安电子科技大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文