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基于SiC MOSFET的高频LLC充电器研究
| 论文题名： | 基于SiC MOSFET的高频LLC充电器研究 |
| 关键词： | 电动汽车;动力电池;充电机;谐振参数 |
| 摘要： | 传统的车载充电机一般采用两级结构，前级是用于功率因数校正的Boost电路，后级是用于调压与隔离的DC/DC变换嚣。前级的半桥型PFC的输出电压在800V左右，对于后级的DC/DC变换器，传统的1200V Si MOSFET导通损耗和开关损耗都大，IGBT的开关损耗特别大，不适用于高频的应用场合。而采用三电平结构或原边串副边并结构虽然可以使用600V Si MOSFET，但其会复杂度提高，而且会带来其他的一些问题。新型的碳化硅基MOSFET(SiC MOSFET)兼顾了高耐压与低通态电阻，因而导通损耗较小。且由于其开关速度快，所以开关损耗较小，可以极大提高DC/DC变换器的整体效率。 本文采用基于SiC MOSFET的全桥LLC变换器，LLC能实现金负载范围内的ZVS，使得其特别适合于高频变换器。提高变换器的工作频率能有效的减小无源元件的体积，如变压器、谐振电感和输入输出电容，从而提高交换器的功率密度，对于车载充电机有特别的意义。针对电动汽车动力电池的充放电特性，对锂离子电池在恒电流充电模式通过基于基波等效法进行建模，并在此基础上研究设计了变换器在高频工作状态变压换器谐振参数。 高频情况下，变压器通常采用原副边绕组交错的方式来减小涡流损耗。但也因此带来了原副边绕组寄生电容大的问题，从而会产生较大的原副边位移电流，造成比较严重的EMI问题。本文通过对变压器原副绕组上电位变化的分析，得出各模态下原副边位移电流的产生过程。设计分离谐振电感全桥LLC变换器，原副边位移电流的只在变压器内部循环而不向外部流，从而减小共模电流。且共模电流的减小有利于原边开关管ZVS的实现时间，因此，在相同死区时间内所需的励磁电感电流小，有利于提高效率。 本文给出了各个关键参数与关键控制电路的设计，搭建了一台最大输出功率为6600W的实验样机，频率范围为300kHz-600kHz。通过实验验证了碳化硅基MOSFET应用于车载充电机的优势。 |
| 作者： | 蓝桂星 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 吴新科 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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