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一种适用于电动汽车充电机的串-并型LLC变换器研究
| 论文题名： | 一种适用于电动汽车充电机的串-并型LLC变换器研究 |
| 关键词： | 电动汽车;充电机;分体谐振电容式变换器;串-并型结构 |
| 摘要： | 在能源危机与环境污染的双重压力下，越来越多的国家开始推广新能源汽车，其中以插电式混合动力汽车（Plug-in Hybrid Electric Vehicles，PHEVs）和纯电动汽车(BatteryElectric Vehicles，BEVs)为主。在电动汽车发展的同时，汽车充电机也随之受到越来越多的关注。电动汽车充电机的高可靠性、高效率和高功率密度及其控制方法已成为研究热点。 针对电动汽车充电机的要求，本文提出了一种基于交错并联的串-并型分体谐振电容式(Serial-Parallel Split Resonant Capacitor, SPSRC) LLC变换器。即在变换器高压侧的原边采用串联，而在输出端采用并联方式的串-并型结构，并采用交错控制策略，一方面有助于抑制因没有输出滤波电感而造成的较大电流纹波，从而提高电池的使用寿命;另一方面有助于变换器原边开关管的选取，从而提高变换器的效率。单体谐振电容式与分体谐振电容式的变换器相比，分体谐振电容式的LLC能有效减小谐振电容上的电流应力和防止起动时变压器的饱和，并能减小输入差模噪声和直流侧输入电容的电流应力。 为提高效率和功率密度，对LLC电路采用变频控制且设置较高谐振开关频率;为了获得较高的动态响应速度，对充电机DC/DC变换器提出数模混合控制的方法。其中电压和电流PI调节器均采用模拟电路实现，调节器的输出送至数字控制芯片的AD采样口，在数字控制芯片中实现开关频率的改变，以实现本论文中LLC变换器的变频控制。为了实现充电机的多模块化并联扩容，本文还研究LLC变换器的下垂控制策略，分析了下垂控制的不同实现方法，并为本文中的充电机给出了具体的下垂控制策略。 针对LLC谐振变换器在轻载时的输出电压增益失真问题，本文提出一种由软件控制的Burst模式。通过设置轻载电流门限值并比较输出电压与设定电压的大小，来实现轻载时的定频固定占空比控制，从而确保轻载时输出的稳定。本文在小信号模型分析的基础上给出了控制参数整定的方法，通过数模混合控制还实现了过压、过流、过温等保护，从而实现了充电机的稳定和可靠运行。 本文搭建了一台5kW实验样机平台，采用数模混合控制进行实验，实验结果均验证了理论分析的正确性和有效性。原边在全负载范围内实现了零电压开关，副边整流管实现了零电流通断，输出电流纹波小，最高效率达96.42％。 |
| 作者： | 朱忠虎 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 郑永爱;方宇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 扬州大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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