LLC谐振变换器在电动汽车充电机中的应用研究

发布时间：2017-03-20 22:10

  本文关键词：LLC谐振变换器在电动汽车充电机中的应用研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：提高电力变换器的工作频率能够有效地减小电路中磁性元件的体积,进而可以提高变换器的功率密度。但随着开关频率的提高,变换器的开关损耗也会相应增加,严重制约了变换器的工作效率。因此,需要利用软开关技术解决开关损耗严重的问题。与传统的谐振变换器相比,LLC谐振变换器在宽输出电压范围内或全负载范围内都能实现原边开关管的零电压导通,有效地降低了高频条件下的开关损耗。另外,LLC谐振变换器也能实现副边整流二极管的零电流关断,解决了二极管的反向恢复问题和降低了电磁干扰的影响。本文设计了一款输入为400V,输出为600V-750V的大功率LLC全桥谐振变换器,该谐振变换器应用于新能源电动汽车充电机中。充电机采用三个模块并联输出,总输出功率达到10kW,能够满足电动汽车充电机体积小、效率蒿及充电速度快的要求。本文首先介绍了谐振变换器的分类和LLC全桥谐振变换器的突出优点,结合课题需要,研究确定了LLC全桥谐振变换器的电路拓扑。然后,采用基波分析法建立了LLC全桥谐振变换器的等效电路,在不同频率范围内对电路的工作原理及增益特性进行了分析。研究了LLC全桥谐振变换器在宽输出电压范围内的参数设计和电路性能,优化了参数设计的方法。在此基础譬通过大量的参数计算,确定了大功率、高效率、宽输出电压范围的LLC全桥谐振变换器的参数。并利用SIMETRIX搭建了闭环仿真电路,通过仿真验证了LLC全桥谐振变换器参数的可行性。最后,对LLC全桥谐振变换器的控制系统进行了设计,包括电压采样隔离电路、电路采样隔离电路、驱动电路和保护电路等。本文利用数字化控制方案,采用TMS320F2808作为控制芯片,通过对DSP编程实现LLC全桥谐振变换器的各种功能,并对编程中存在的部分细节问题给出了解决方式。在理论分析的基础上,设计了一台10kW电动汽车充电机实验样机,对实验结果和数据进行了分析,进一步验证了理论分析的正确性和设计方法的可行性。
【关键词】：LLC全桥谐振变换器 充电机 大功率 宽输出
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM46;U469.72
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 符号说明11-12
• 第1章 绪论12-21
• 1.1 背景12-13
• 1.2 谐振变换器的分类13-17
• 1.2.1 串联谐振变换器13-14
• 1.2.2 并联谐振变换器14-15
• 1.2.3 串并联谐振变换器15-16
• 1.2.4 LLC谐振变换器16-17
• 1.3 LLC谐振变换器在电动汽车充电机中的应用17-18
• 1.4 LLC谐振变换器研究现状18-19
• 1.5 本文主要研究的内容19-21
• 第2章 LLC谐振变换器的工作原理及性能分析21-40
• 2.1 MOSFET的性能分析21-22
• 2.2 谐振变换器拓扑结构的选取22-23
• 2.2.1 逆变网络的选取22-23
• 2.2.2 整流网络的选取23
• 2.3 谐振变换器的等效电路及工作原理23-34
• 2.3.1 谐振变换器的等效电路25-31
• 2.3.2 谐振变换器的工作原理31-34
• 2.4 谐振变换器的性能分析34-39
• 2.4.1 谐振变换器的增益特性34-36
• 2.4.2 谐振变换器的效率特性36-39
• 2.5 本章小结39-40
• 第3章 LLC全桥谐振变换器的设计40-54
• 3.1 变换器的主电路指标40
• 3.2 变换器参数设计及校验40-46
• 3.2.1 变换器的参数设计40-43
• 3.2.2 谐振参数的校对43
• 3.2.3 主电路器件的选取43-46
• 3.3 变压器设计46-48
• 3.4 仿真分析48-53
• 3.5 本章小结53-54
• 第4章 控制电路设计及数字化方案54-63
• 4.1 系统硬件设计54-57
• 4.1.1 采样电路设计54-55
• 4.1.2 驱动电路设计55-56
• 4.1.3 保护电路设计56-57
• 4.2 系统软件设计57-62
• 4.2.1 系统控制软件整体流程57-58
• 4.2.2 驱动波形的产生原理58-59
• 4.2.3 数字PI控制器的实现59-60
• 4.2.4 数字均流及输出模式60-62
• 4.3 本章小结62-63
• 第5章 硬件测试及波形分析63-68
• 5.1 实验波形分析63-67
• 5.2 实验中存在的问题67
• 5.3 本章小结67-68
• 第6章 总结与展望68-70
• 6.1 全文工作总结68
• 6.2 工作展望68-70
• 参考文献70-74
• 致谢74-75
• 攻读硕士期间参与的项目75-76
• 附件76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 陈晨;;电力电子技术发展动向与应用[J];电子技术与软件工程;2013年09期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 赵永建;数字控制ZVZCS半桥三电平直流变换器研究[D];江苏大学;2009年

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本文编号：258546