电动汽车车载充电器PFC AC/DC变换器设计

摘要

发展以电动汽车为代表的新能源汽车已成为解决能源与环境之间矛盾的重要举措，电动汽车作为新能源汽车领域的重要产品，其充电技术得到了广泛的研究关注，考虑到车载充电器中PFC AC/DC变换器对电池组的寿命以及充电效率有着直接影响，为此，论文重点研究车载充电器PFC AC/DC变换器设计。
　　论文首先阐述车载充电器PFC AC/DC变换器的发展现状以及发展趋势，详细介绍了功率因数校正的定义、分类、拓扑结构以及控制策略，对各种基本拓扑结构以及控制策略的优缺点进行对比分析，为车载充电器PFC AC/DC变换器的研究奠定理论基础。
　　针对功率等级为2kW的车载充电器设计需求，论文详细介绍PFC AC/DC变换器主电路以及控制电路的设计方案，给出主要元器件参数以及器件选型依据，通过Saber软件搭建PFC AC/DC变换器的仿真模型且进行仿真分析，并在仿真测试研究的基础上完成PFC AC/DC变换器的PCB布板、电路板焊接以及实验测试验证工作，证实2kW车载充电器设计方案的合理有效性。
　　鉴于经典双闭环控制的PFC AC/DC变换器上具有动态响应缓慢以及输出电压二次纹波大的技术不足。为此，论文研究了基于微分平坦理论的PFC AC/DC变换器的非线性功率控制，基于Simulink软件完成经典双闭环控制的PFC AC/DC变换器和基于微分平坦功率控制的PFC AC/DC变换器建模并进行系统仿真对比分析，旨在克服经典双闭环控制的PFC AC/DC变换器存在的技术不足，提升车载充电器PFC AC/DC变换器的动态响应速度且降低其输出电压二次纹波。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景和意义

1．2 车载充电器PFC AC／DC变换器的发展

1．2．1 发展现状

1．2．2 发展趋势

1．3 本文的主要内容及章节安排

第二章 PFC AC／DC变换器理论基础

2．1 功率因数校正技术

2．1．1 功率因数的定义

2．1．2 功率因数校正的分类

2．2 功率因数校正电路拓扑结构

2．2．1 降压式拓扑

2．2．2 升压式拓扑

2．2．3 升-降压式拓扑

2．3 功率因数校正控制策略

2．3．1 CCM控制策略

2．3．2 DCM控制策略

2．3．3 CRM控制策略

2．4 本章小结

第三章 车载充电器PFC AC／DC变换器电路设计

3．1 设计需求

3．2 总体设计方案

3．3 主电路设计

3．3．1 开关频率

3．3．2 整流桥

3．3．3 开关器件

3．3．4 升压电感

3．3．5 续流二极管

3．3．6 采样电阻

3．3．7 输出电容

3．4 控制电路设计

3．4．1 控制芯片UC3854简介

3．4．2 电压环设计

3．4．3 乘法器设计

3．4．4 电流环设计

3．5 系统的原理图

3．6 系统建模与仿真分析

3．6．1 系统的建模

3．6．2 系统仿真及分析

3．7 系统的PCB布板设计

3．7．1 绘制原理图

3．7．2 PCB布板规划

3．7．3 元器件的摆放

3．7．4 布线技巧

3．7．5 敷铜技巧

3．7．6 DRC检查以及电路板的制作

3．8 系统的硬件测试及分析

3．9 本章小结

第四章 基于微分平坦理论的PFC AC／DC变换器控制

4．1 微分平坦理论

4．2 基于微分平坦的车载充电器PFC AC／DC变换器控制

4．2．1 基于微分平坦的PFC AC／DC变换器非线性功率控制

4．2．2 系统建模与仿真验证

4．3 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 本文总结

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况