半桥隔离式混合动力汽车车载AC-DC变换器的研制

摘要

本论文作者与深圳市某新技术开发有限公司合作设计3kW混合动力汽车车载充电器,用于提供该公司混合动力汽车的车载锂电池电能。目的是解决公司混合动力汽车车载锂电池组能源供给问题;无需以租赁电池方式为汽车提供能源,降低其研发成本;最终实现产品化装入电动汽车。本课题意义在于车载充电器能够用于家庭夜间充电,工作地日常充电。无法找到充电站时,可用于紧急情况充电。
　　充电器的负载是车载锂电池组,由于锂电池具有危险性,所以充电时要严格控制充电电流的精确度。首先研究了单节锂电池工作模式,在其基础上建立了锂电池模型。对比不同的拓扑,比较其优势与缺点并根据实际设计需求选择半桥式拓扑作为主电路拓扑,并根据实际设计要求计算出主电路元器件参数。
　　本设计采用隔离式驱动电路,驱动芯片TC4420能够输出6A峰值电流,有能力驱动IGBT,控制芯片采用SG3525。第三章分析了半桥式隔离拓扑的工作模式,并讨论了IGBT关断产生振荡原因。经过研究将变压器漏感引入半桥式电路模型中,并自行建立了变压器二次侧整流桥的小信号模型。
　　根据设计条件计算拓扑参数,并在SABER中建立实际的实验平台进行仿真,在给定电流值10A与2A条件下模拟恒流恒压的充电模式。分析实际输出电流纹波达到设计要求,由于整流二极管自身恢复特性产生电压尖峰,作者改进了一个吸收电路,提升了系统效率。
　　搭建实验平台,在输出2A条件下进行闭环测试,提出通过利用变压器漏感的办法解决加入吸收电路后引起的电流尖峰问题。观察下桥臂开关管输出电压波形,实际输出电流2.2A。

目录

摘 要

ABSTRACT

第1章 绪 论

1.1 课题来源

1.2 课题研究目的

1.3课题意义

1.4 国内外在该方向的研究现状及分析

1.5 主要研究内容

第2章 锂电池特性及拓扑选择

2.1 引言

2.2 锂电池的结构和工作原理

2.2.1 锂电池的结构

2.2.2 锂电池工作原理

2.3 单体锂电池充电特性

2.4 锂电池充电模型

2.5 主电路拓扑的选择

2.5.1 选择拓扑依据

2.5.2 不同电路拓扑的比较

2.5.3 主电路拓扑的选择

2.6 半桥式电路主功率元器件参数计算

2.6.1 输入整流桥的选择

2.6.2 输入分压电容的选择

2.6.3 IGBT的选择

2.6.4 隔离开关变压器的设计

2.6.5 输出整流二极管

2.6.6 输出滤波电感

2.6.7 隔直电容选择

2.6 本章小结

第3章 拓扑电路工作原理及半桥式电路建模

3.1 引言

3.2 驱动电路选择

3.3 隔离半桥式电路工作原理

3.4 对称隔离半桥式电路工作过程

3.5 控制电路

3.5 半桥式电路建模

3.5.1开关元件与开关网络平均模型法建模

3.5.2 半桥式电流快速建模

3.6 本章小结

第4章 隔离半桥式电路闭环补偿及仿真

4.1 引言

4.2 系统闭环补偿参数计算

4.2.1 系统开环特性

4.2.2 电流环补偿参数计算

4.3 SABER仿真

4.3.1 仿真电路

4.3.2 仿真结果及分析

4.4 本章小结

第5章 实际电路调试及结果

5.1 引言

5.2 搭建实验平台

5.2.1 控制电路输出

5.2.2 闭环波形

5.3 本章小结

结 论

参考文献

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致 谢