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基于LLC谐振变换器的电动汽车车载电源研究与设计
| 论文题名： | 基于LLC谐振变换器的电动汽车车载电源研究与设计 |
| 关键词： | 电动汽车;车载电源;LLC谐振变换器;交叉调整率;同步整流 |
| 摘要： | 电动汽车具有环保、高效、成本低等优势，逐渐成为人们的主要出行工具之一。作为电动汽车的关键组成部分，车载电源是连接车内的高压锂电池与用电设备的桥梁。目前，电动汽车内部的用电设备日渐多样，其所需电压等级迥异。如何将高压锂电池的高压转化为多种电压等级以供车载用电设备使用也是目前的研究热点之一，这涉及到拓扑结构、工作效率以及功率密度等内容。本文根据上述问题，结合车载电源的发展趋势，对基于LLC谐振变换器的车载电源进行研究与设计。 为实现对多种用电设备的可靠供电，采用多绕组变压器实现两路输出，达到减小电路元件数量、提高功率密度的目的。为降低主变换器开关管的开关损耗、减小变压器谐波损耗、减小电路发热效应，需实现逆变侧MOS管的软开关，采用基波分析法建立LLC谐振变换器等效电路模型，通过分析谐振腔增益曲线，得出电压增益曲线的纯阻性分界线以及品质因数、电感比的选取原则，并据此设计了本文的电路参数。针对电动汽车对车载电源输出特性的需求，采用扩展描述函数法建立LLC谐振变换器小信号模型，分别得到输出电压、输出电流对开关频率的传递函数，据此设计了反馈控制器及其参数，实现车载电源恒压输出/恒流输出的工作模式，并通过MATLAB仿真验证以上设计的正确性。针对传统单路反馈控制下多路输出车载电源交叉调整率较高的问题，采用加权反馈控制手段，将电压误差按权重系数分到各输出路，实现了整体交叉调整率的改善，并通过仿真结果归纳出权重系数的选取原则。为降低副边高频整流管的导通损耗，本文在设计中应用了同步整流技术，并选用专用集成芯片NCP4303A实现了对同步整流管的可靠驱动。 最后，本文根据电路参数对实验电路进行设计，包括器件选型、控制电路硬件设计和控制程序设计，使用DSP28335作为控制芯片，通过实验验证了LLC谐振变换器的软开关、同步整流、恒压输出、恒流输出等设计内容的正确性，给出实验结论，并对未来的工作提出建议。 |
| 作者： | 任敬涛 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 顾和荣;祝佳霖 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 燕山大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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