共享电单车无线充电系统前级双管反激电源设计

摘要

共享经济的出现使得共享交通得到快速的发展，而共享电单车相比于共享单车节省体力、快捷等优点，正在渐渐地普及，基于磁共振耦合无线充电技术有望解决共享电单车充电难题。磁共振无线输电技术前级需要设计合适的驱动源，通过国内外在驱动源技术上的研究，可总结为线性功率放大器技术和开关型功率放大器技术。由于开关型功率放大器技术具有效率高、功率大等优势，非常适用于无线充电领域。而开关型功率放大器驱动源需要前级直流电源提供合乎要求的电能，针对共享电单车锂电池充电功率要求，设计1000V(500W)的开关电源。通过简要对比几种拓扑电路，最后选择双管反激作为前级直流电源的电路拓扑。 针对双管反激式拓扑，进行了详细的系统方案设计。主要包括主逆变回路电流工作方案设计，采用不连续电流模式;主电路的控制方案设计，采用了电流控制模式;以及辅助电源的拓扑方案设计，采用单端反激拓扑。 根据制定的方案，进行了详细的硬件电路设计。变换器的控制电路基于UC3825A芯片进行设计;基于TOP258GN集成控制器，设计了四路独立输出的反激式辅助电源;此外，基于IAP15F2K60S2单片机设计了数字控制显示电路。 针对主回路工作频率较高，采用变压器线包分段绕制的方案解决变压器分布电容过大对控制回路的影响。实验结果表明系统工作可靠，满足前级可调直流电源的指标。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1课题背景及意义

1．2国内外研究现状

1．2．1磁共振耦合无线电能传输技术国内外发展现状

1．2．2磁共振耦合无线充电技术驱动源方案

1．3本文研究的主要内容

第二章系统方案设计

2．1系统整体方案设计

2．2高频逆变工作方案设计

2．2．1连续电流模式

2．2．2不连续电流模式

2．3驱动控制方案设计

2．3．1电压控制模式

2．3．2电流控制模式

2．4辅助供电电源方案设计

2．5本章总结

第三章功率回路工作原理及参数整定

3．1功率回路原理分析

3．2功率回路关键参数整定

3．3 1000V电路参数计算

3．4本章总结

第四章功率回路元器件选择

4．1功率器件选型

4．1．1工频整流桥的选择

4．1．2输入滤波电容的选择

4．1．3功率开关管的选择

4．1．4高频整流二极管的选择

4．1．5输出滤波电容的选择

4．1．6高频变压器的选择

4．2本章总结

第五章硬件电路设计

5．1双管反激主电路设计

5．1．1电流互感器采集电路设计

5．1．2次级整流电路设计

5．2驱动控制电路设计

5．2．1电流控制模式电路设计

5．2．2隔离驱动电路设计

5．2．3反馈补偿网络电路设计

5．3辅助电源电路设计

5．3．1输入欠压保护电路设计

5．3．2 TL431反馈电路设计

5．4数字化电路设计

5．4．1数字化显示电路

5．4．2数字化控制电路

5．5本章总结

第六章系统软件设计

6．2数模转换器LTC1655

6．4温度传感器DS18820

6．5系统软件架构

6．6本章总结

第七章系统样机调试

7．1辅助电源的调试

7．2驱动电路的调试

7．3功率主电路调试

7．4变换器系统总体实物图

7．5本章总结

8．1总结

8．2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间获取的科研成果