电动汽车非车载充电机功率模块的设计与实现

摘要

电动汽车使用清洁的电能源，而且电机噪声低，所以具有很大优势和发展潜力，它取代传统能源汽车已成为必然趋势。但电动汽车大规模的应用推广显得较为缓慢，充电设施建设尚不够完善是一个重要原因。由于目前电动汽车的续航能力也相对较弱，大力加快充电站的建设的要求则更为迫切。充电机中的功率模块又是充电机实现电能转换的主体，在充电机中的地位十分重要。
　　本文首先介绍了充电机系统的结构，系统主要由管理模块、功率模块、充电终端等组成，在充电机的整体框架下制定了功率模块的设计参数，在功能与性能方面均达到一定的要求。功率模块采用全桥DC-DC拓扑与电压外环电流内环的控制策略，将电网的三相电转换为蓄电池充电所需的直流电流或是直流电压。
　　其次，对功率模块的主电路和控制电路提出了详细的设计过程。主电路设计中以磁性器件即高频变压器和高频滤波电感的设计为重点。控制电路具有控制、驱动、检测、自我保护等功能。同时论文完成了软件设计的主要流程。针对蓄电池的特性，选用了功率模块先恒流再恒压（CC-CV）的充电策略。分别为控制器的电流内环和电压外环设计了PI补偿网络。
　　最后使用simulink对主电路和控制电路进行了仿真，验证了控制器补偿网络参数设计的合理性；并搭建了功率模块实验平台，进行一系列考察功率模块的动态响应，其纹波系数、稳压精度和稳流精度等参数都满足所提出的设计目标，达到了充电机功率模块的功能的要求。

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第一章 绪论

1.1课题研究的背景和意义

1.2 充电机功率模块的技术研究现状

1.3 论文的研究内容

第二章 充电机功率模块设计需求

2.1充电机的整体结构

2.2功率模块的设计目标

2.3本章小结

第三章 充电机功率模块主电路设计

3.1主电路设计

3.2主电路关键器件设计

3.3本章小结

第四章 充电机功率模块控制部分设计

4.1硬件设计

4.2软件设计

4.3控制器分析与设计

4.4本章小结

第五章 仿真与实验

5.1主电路及控制器运行仿真

5.2功率模块相关实验

5.3本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间研究成果