原文传递
两级式交错并联车载充电机研究与设计
| 论文题名： | 两级式交错并联车载充电机研究与设计 |
| 关键词： | 电动汽车;车载充电机;功率因数;双闭环控制 |
| 摘要： | 近年来，电动汽车因其高效的能源利用率而受到广泛关注，车载充电机(On-BoardCharger,OBC)作为电动汽车电池与电网的能量交互接口，成为电动汽车的核心部件。其中，效率和功率密度是衡量一个车载充电机的极其重要的标准,随着电网中接入大量非线性负载以及使用环境要求的提高，人们的能源使用效率意识逐步增强，功率因数校正技术需求日益增长。设计一款高效率、高功率因数车载充电机已经成为电源设计行业的迫切需求。 本课题主要围绕电动汽车车载充电机展开研究，将功率因数、效率、谐波畸变率等作为主要指标，设计一款500W高效率车载充电机，通过对车载充电机控制策略展开研究，达到提升车载充电机的效率和功率因数的目的，减小输入电流的谐波，保证电网供电可靠性。车载充电机采用两级变换器结构，其中，前级AC/DC部分选用交错并联图腾柱无桥PFC变换器，控制方式为双闭环PI控制，工作时的电流仅流经两个高频开关管和一个工频开关管，开关器件有着较低的电流应力和导通损耗。后级DC/DC部分采用了全桥LLC谐振变换器，在实现原边开关管的零电压开通以及副边整流二极管的零电流关断的同时，也能实现宽范围电压输出，有着较高的效率。 本文首先对前级变换器的工作原理和模态进行了分析，并根据设计指标计算出了元件参数，给出了硬件电路设计方案。采用了以电压环为外环、电流环为内环的双闭环控制方式。另外，针对图腾柱PFC存在输入电流过零畸变的固有问题，提出了占空比前馈的解决方法并通过仿真验证，提高了整机效率。 其次，本文也分析了后级变换器的工作原理和模态，得到了可以使变换器实现软开关的工作频率范围。使用了脉冲频率调制(PulseFrequencyModulationPFM)的控制方式，利用基波分析法分析了变换器的稳态特性，通过所作的增益曲线确定了合适的电感比以及品质因数，从而为后级变换器的谐振电感、谐振电容以及变压器励磁电感的设计提供了理论依据。 最后对系统的各个部分进行了硬件电路设计，搭建了一台功率为500W的两级式车载充电机实验样机。通过仿真和实验得出结果，基于理论推导对其进行分析比较，表明了基于交错并联图腾柱无桥PFC变换器具有低输入电流纹波、高效率、高功率因数等优势。 |
| 作者： | 张剑波 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 洪俊杰;林敏鑫 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广东工业大学 |
| 学位年度： | 2023 |
检索历史
应用推荐
