纯电动汽车车载锂电池充电机的研究

摘要

为了减少燃油汽车尾气对环境造成的污染，使用电能作为动力源的电动汽车越来越受到人们的欢迎，电动汽车逐渐代替燃油汽车是未来的趋势。充电机作为电动汽车的重要组成部分，其研究和开发也受到了很大的关注。本文设计了一台7.6kW锂电池车载充电机。
　　首先，论文介绍了车载充电机的总体方案，选择了Boost电路和隔离式全桥变换器相结合的电路结构。
　　其次，介绍了充电机的控制策略。对于前级Boost电路，通过对基于平均电流模式的PFC数字控制器的分析，分别建立了电压环和电流环的小信号模型，对控制器的参数进行了计算，用MATLAB进行仿真，实现了输出电压的顸稳和电流对电压的跟随。对于后级的移相全桥DC/DC变换器，分析了其实现ZVS的工作过程，介绍了移相控制的算法，同时通过计算得到了谐振电感的取值范围。
　　再次，对主电路器件进行了计算和选型，设计了基于DSP芯片TMS320F2812的控制电路，包括电压、电流、温度采样电路，保护电路，CAN通讯电路和IGBT驱动电路，在CCS3.3平台下编写了控制的程序。考虑到散热问题，进行了损耗的计算和散热系统的设计，实验表明系统可长时间稳定工作。
　　最后，制作了一台样机，进行了充电实验，通过对实验波形的分析，验证了设计的合理性。同时也对自己的工作进行了总结，指出了下一步的研究方向。

目录

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致谢

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 电动汽车的充电模式

1．3 车载充电机的研究现状

1．4 本文的研究内容

2 充电机系统总体设计

2．1 AC／DC电路结构

2．2 DC／DC电路结构

2．3 总体电路结构

2．4 本章小结

3 充电机控制策略设计

3．1 PFC控制策略

3．2 PFC数字控制器的设计与仿真

3．2．1 PFC数字控制器模型

3．2．2 电流环控制器的设计与仿真

3．2．3 电压环控制器的设计与仿真

3．3 移相全桥ZVS-PWM变换器的控制策略

3．3．1 硬开关和软开关

3．3．2 移相全桥ZVS-PWM变换器的工作过程

3．4 移相全桥ZVS-PWM变换器的设计

3．4．1 移相驱动脉冲的产生

3．4．2 谐振电感的计算

3．4．3 移相全桥的控制算法

3．5 本章小结

4 充电机系统的软、硬件设计

4．1 主电路器件的计算与选型

4．2 控制板硬件电路设计

4．2．1 采样电路

4．2．2 驱动电路

4．2．3 保护电路

4．2．4 CAN通讯电路

4．2．5 硬件资源的分配

4．3 基于DSP的程序设计

4．4 散热系统的设计

4．4．1 系统的热损耗计算

4．4．2 散热系统的设计

4．5 本章小结

5 实验与结果分析

5．1 PFC的实验及分析

5．1．1 实验结果及分析

5．1．2 调试过程注意事项

5．2 移相全桥ZVS-PWM变换器的实验及分析

5．3 充电实验及分析

5．4 本章小结

6 总结与展望

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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