两级式电动汽车车载充电器的研究

摘要

车载充电器安装于电动汽车内部，将交流电转换为符合车载蓄电池充电要求的直流电，是实现电动汽车充电的核心装置。
　　本文在研究了车载充电器工作原理和拓扑结构的基础上，确立了由交错并联Boost变换器和移相全桥变换器组成的功率主电路，设计了一种由前级AC-DC变换器和后级DC-DC变换器组成的两级式车载充电器。AC-DC变换器包括整流滤波电路、PFC功率主电路、PFC控制电路，用于将交流电压转换为直流母线电压，其中PFC功率主电路采用交错并联Boost变换器，以实现减小电流谐波，提高功率因数的目的;DC-DC变换器包括DC-DC功率主电路、DC-DC控制电路，用于将前级输出的直流母线电压转换为符合充电要求的直流电，其中DC-DC功率主电路采用移相全桥变换器，以实现开关管的零电压开关，减小开关损耗。建立了AC-DC变换器和DC-DC变换器功率主电路仿真模型，使用Saber软件进行仿真分析和参数优化，确立了相关电路参数。
　　为了满足充电器的控制要求，搭建了前后级变换器硬件电路，设计了波形发生电路、驱动电路、吸收电路、检测电路、谐振电路。其中，波形发生电路负责给PFC功率主电路和DC-DC功率主电路提供PWM信号;驱动电路负责将PWM信号进行功率放大后驱动PFC功率主电路和DC-DC功率主电路中的开关管。在分析了开关管开关特性的基础上，通过添加吸收电路，将开关管开关过程中产生的电压尖峰抑制在合理范围内;在分析了谐振电路电压电流变化规律的基础上，搭建了零电压开关电路，实现了开关管的零电压开通和零电压关断。设计了充电检测电路，采用两阶段充电法对蓄电池充电，实现了充电脉冲宽度的实时调整。在硬件电路的基础上，结合控制芯片，编写了相应的控制程序。
　　在实验室环境下，对设计的硬件电路进行了实验，并对实验波形和实验数据进行了分析，实验取得了满意的效果。

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致谢

摘要

1．1 课题研究背景及意义

1．2 电动汽车发展现状

1．3 充电器发展现状

1．3．1 国内外充电器

1．3．2 充电方式

1．3．3 蓄电池充电策略

1．3．4 拓扑结构

1．4 充电器设计的关键环节

1．5 本文研究的主要内容

2 充电器的设计方案

2．1 PFC方案分析

2．1．1 功率主电路

2．1．2 控制电路

2．2 DC-DC变换器方案分析

2．2．1 功率主电路

2．2．2 控制电路

2．2．3 DC-DC变换器方案的确定

2．3 整体设计方案

2．4 本章小结

3 充电器工作原理与仿真

3．1．1 PFC工作原理

3．1．2 PFC仿真

3．2 移相全桥变换器工作原理与仿真

3．2．1 移相全桥变换器工作原理

3．2．2 移相全桥变换器仿真

3．3 本章小结

4 硬件电路设计

4．1．1 功率主电路

4．1．2 控制电路

4．2 移相全桥变换器硬件电路

4．2．1 功率主电路

4．2．2 控制电路

4．3 本章小结

5 充电器的控制程序设计

5．1 主程序设计

5．2 充电子程序设计

5．3 本章小结

6 实验结果分析

6．1 测试设备

6．2 实验内容

6．3 实验波形及分析

6．3．1 PFC实验波形分析

6．3．2 移相全桥变换器实验波形分析

6．4 充电特性测试

6．5 本章小结

7．1 工作总结

7．2 工作展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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