基于软开关全桥变换器的电动汽车充电电源设计

发布时间：2017-03-18 07:08

  本文关键词：基于软开关全桥变换器的电动汽车充电电源设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 当今世界,环境污染严重,能源出现危机,机动车辆排气污染已占城市大气污染的很大比重,电动汽车作为无污染交通工具,在市场上具有很大的优越性。而电动汽车充电技术也在不断发展,不断优化。奥运临近,我国为把2008年北京奥运会办成真正的绿色奥运,将在奥运村及北京很多范围内使用电动汽车。本论文针对2008北京奥运会用电动汽车,对其充电电源进行了系统的研究设计。本文提出了以零电压零电流(ZVZCS)全桥软开关变换器为主拓扑的充电电源系统,实现了较高功率因数与高效率的充电设备。文中首先总结了电动汽车充电电源的研究现状和充电控制策略,进行了多种全桥软开关拓扑比较,最终选择采用副边简单辅助电路的ZVZCS变换器拓扑,该拓扑使用一个电容和两个二极管构成副边辅助电路,无需有损元件和有源开关器件,辅助电路构成简单,控制方法简单,能很好的实现主开关器件的ZVZCS,也能嵌位副边整流电压。以可靠性为大前提,对充电电源进行了参数设计。另外,本文针对轻载情况下,超前臂不能实现零电压开通的问题,对变换器进行了改进,实现了全负载范围的软开关。实验结果验证了该拓扑应用于电动汽车充电电源的可行性。
【关键词】：电动汽车 充电电源 ZVZCS IGBT UCC3895
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：U463.6
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-8
• 序8-12
• 第1章 引言12-18
• 1.1 研究背景及意义12-13
• 1.2 电动汽车充电电源的研究现状13-15
• 1.2.1 感应充电技术13-14
• 1.2.2 接触式充电14-15
• 1.3 充电电源控制策略的研究现状15-17
• 1.4 论文的主要研究工作17-18
• 第2章 主电路拓扑结构方案选择18-22
• 2.1 ZVS全桥变换器18
• 2.2 ZVZCS全桥变换器18-22
• 第3章 新型ZVZCS全桥变换器原理与参数设计22-38
• 3.1 新型ZVZCS全桥变换器工作原理22-28
• 3.2 新型ZVZCS全桥变换器参数设计28-38
• 3.2.1 输入滤波电容设计29-30
• 3.2.2 开关频率的选择30
• 3.2.3 高频变压器的设计30-33
• 3.2.4 IGBT的选择33
• 3.2.5 输出高频电感的设计33-34
• 3.2.6 输出滤波电容的设计34
• 3.2.7 副边整流二极管的选择34-35
• 3.2.8 超前桥臂开关管并联电容计算35
• 3.2.9 副边箱位电容的选取35-36
• 3.2.10 隔直电容的选取36-38
• 第4章 主电路的完善与新型ZVZCS全桥变换器的改进38-50
• 4.1 提高输入功率因数的措施38-41
• 4.2 新型ZVZCS全桥变换器的改进41-48
• 4.2.1 软开关实现的条件与ZVS负载范围计算41-42
• 4.2.2 新型ZVZCS全桥变换器存在问题42-43
• 4.2.3 新型ZVZCS全桥变换器改进方案43-48
• 4.3 电动汽车充电电源主电路完整结构48-50
• 第5章 控制系统硬件及软件设计50-72
• 5.1 调节器设计50-54
• 5.1.1 模拟PI51-52
• 5.1.2 充电控制策略52-53
• 5.1.3 调节器框图53-54
• 5.2 脉冲发生电路设计54-58
• 5.2.1 移相脉冲生成方法54-55
• 5.2.2 UCC3895的应用特性和电路设计55-58
• 5.3 驱动电路设计58-59
• 5.4 检测电路设计59-62
• 5.4.1 输入输出电压检测60-61
• 5.4.2 输出电流检测回路61-62
• 5.5 保护电路设计62-68
• 5.5.1 充电电源故障源分析63-64
• 5.5.2 故障信号产生和调理电路64-65
• 5.5.3 XC9536CPLD65-68
• 5.6 MC9S12D64单片机系统68-70
• 5.6.1 MC9S12D64型16位单片机简介68
• 5.6.2 晶振电路设计68-69
• 5.6.3 复位电路设计69-70
• 5.6.4 扩展EEPROM设计70
• 5.7 充电电源控制软件设计70-72
• 第6章 实验过程与结果分析72-82
• 6.1 实验过程72-76
• 6.1.1 控制板的调试72-73
• 6.1.2 驱动板的调试和变压器漏感测试73-74
• 6.1.3 充电电源内部结构的布置74-75
• 6.1.4 充电电源的整机调试75-76
• 6.2 实验结果分析76-82
• 6.2.1 满载波形76-77
• 6.2.2 轻载情况下，，ZVS情况比较77-79
• 6.2.3 效率测试79-82
• 第7章 结论82-83
• 7.1 全文结论82
• 7.2 目前存在的不足与今后工作82-83
• 参考文献83-85
• 作者简历85-87
• 学位论文数据集87

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