基于半桥软开关AC/DC充电电源的设计及应用

发布时间：2021-05-08 20:03

　　近年来随着新能源的快速发展,电能的储能环节越来越受到重视。铅酸蓄电池以维护简单、价格低廉、供电可靠等优点得到了广泛的应用。充电电源性能的好坏直接影响到电池的寿命和充电的效率。随着储能设备的多样化发展,充电电源朝着高效率、高功率密度、智能化的方向发展。本文研究设计了基于半桥LLC谐振软开关的充电电源,采用APFC+LLC两级结构。前级电路主要实现功率因数校正的功能,后级结构采用半桥LLC谐振电路进行DC/DC变换,整个充电过程用单片机对电池组进行管理和保护。前级功率因数校正电路采用工作在临界模式的Boost电路,本文从电路拓扑结构、特点、工作原理和工作模式进行深入分析,完成电路参数的设计,电源能达到较高的功率因数,满足设计要求。后级DC/DC变换采用半桥LLC谐振电路,运用基波分析法对其进行数学建模,分析主要谐振参数Q值、k值和n值对变换器性能的影响。着重分析了LLC谐振电路软开关失效的问题,同时提出了限功率法和分频限流法避免软开关失效。设计了半桥LLC的谐振参数,应用Saber软件上对主电路参数进行了仿真分析。磁性元件是开关电源重要的组成部分,本设计中采用的磁性元件集成技术,将变压器的... 

【文章来源】：厦门理工学院福建省

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 引言
    1.1 课题研究背景
    1.2 DC/DC软开关电路
        1.2.1 串联谐振变换器
        1.2.2 并联谐振变换器
        1.2.3 串并联谐振变换器
        1.2.4 三种谐振变换器的优缺点比较
    1.3 课题研究的主要内容
    1.4 本章小结
第二章 功率因数校正（PFC）电路的研究与设计
    2.1 有源功率因数校正（APFC）电路
    2.2 BOOST电路工作原理
    2.3 PFC电路主要参数设计
    2.4 本章小结
第三章 半桥LLC谐振变换器参数分析与设计
    3.1 LLC谐振变换器的基本原理
    3.2 LLC各谐振参数分析
    3.3 半桥LLC谐振电路ZVS失效分析
    3.4 LLC变换器损耗分析
        3.5.1 损耗的数学模型
        3.5.2 开关管通态损耗数学模型
        3.5.3 开关管关断损耗数学模型
    3.5 LLC变换器参数设计
    3.6 本章小结
第四章 LLC变换器硬件设计及软件设计
    4.1 LLC硬件设计
        4.1.1 工作频率的设置
        4.1.2 输入电压前馈电路设计
        4.1.3 软启动电路设计
        4.1.4 短路和过载保护电路设计
        4.1.5 自举电路设计及死区时间的设定
        4.1.6 恒压恒流反馈电路设计
    4.2 充电电路功能板设计
        4.2.1 采样电路设计
        4.2.2 电压电流给定设计
        4.2.3 电池均衡电路设计
        4.2.4 485 通信电路的设计
    4.3 充电电路软件设计
    4.4 本章小结
第五章 半桥LLC谐振变换器的磁集成技术
    5.1 磁集成技术
    5.2 半桥LLC谐振变换器的磁性元件结构
    5.3 变压器的设计
    5.4 本章小结
第六章 实验结果分析
    6.1 功率因数校正电路实验结果及分析
    6.2 LLC仿真及实验结果分析
        6.2.1 仿真验证
        6.2.2 实验结果分析
    6.3 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
个人简历
附录
    1、充电电源功率板原理样机实物图
    2、充电电源功能板原理样机实物图
    3、充电电源主功率板原理图
    4、充电电源控制板原理图
    5、充电电源功能板原理图


【参考文献】：
期刊论文
[1]电源模块中LLC变换器分析研究[J]. 金爱娟,徐宗瑞,李少龙.  电力电子技术. 2014(11)
[2]一种高效隔离的双向DC/DC变换器[J]. 颜湘武,杨利鸣,梁宵,赵慧超,张波.  华北电力大学学报(自然科学版). 2013(04)
[3]交直流混合微电网中AC/DC双向功率变流器的新控制策略[J]. 唐磊,曾成碧,苗虹,徐伟,杨焰.  电力系统保护与控制. 2013(14)
[4]一种基于新型无桥Boost20PFC的通信电源AC/DC变换器设计[J]. 陈勇,代文平,周俊.  电力系统保护与控制. 2013(12)
[5]基于无源谐振恒流网络的多路输出LED驱动电源[J]. 罗全明,邹灿,支树播,闫欢,周雒维.  中国电机工程学报. 2013(18)
[6]Predictive20current20control20of20multi-pulse20flexible-topology20thyristor20AC-DC20converter[J]. Da-min ZHANG,Shi-tao WANG,Hui-pin LIN,Zheng-yu LU.  Journal of Zhejiang University-Science C（Computers & Electronics）. 2013(04)
[7]LLC变换器中谐振元件的设计[J]. 邓翔,李大伟,杨善水.  电力电子技术. 2013(02)
[8]应用于V2G的AC/DC矩阵变换器[J]. 王辉,粟梅,孙尧,李幸,韩华,张关关.  中国电机工程学报. 2013(09)
[9]基于Buck-Boost电路的宽输出电压AC-DC电源设计[J]. 徐文城,刘尧,王秀荣.  现代电子技术. 2012(12)
[10]基于LLC谐振的LED驱动电源设计[J]. 张久庆,高田,景占荣.  电力电子技术. 2012(03)

硕士论文
[1]基于PFC和软开关的大功率开关电源的研究[D]. 刘保颂.合肥工业大学 2004



本文编号：3175917