电动汽车充电系统功率因数校正模块研究与开发
发布时间：2021-07-19 21:19
随着电动汽车产业的蓬勃发展,车载充电技术成为近年来研究的热点。车载充电机普遍采用两级结构,由前级PFC和后级DC/DC组成。本文以PFC作为研究对象,使用SiC MOSFET作为高频开关管,设计了一款工作在CCM工况下,最大输出功率可达2.5Kw的图腾柱无桥PFC变换器。首先,本文对各种主流的PFC拓扑进行了对比和介绍。其中,图腾柱无桥PFC因共模干扰噪声低,使用元器件数量少,效率高等优势被选为本文研究对象。然而,通过对图腾柱无桥PFC开关过程进行分析得知:传统Si MOSFET体二极管当作续流/整流二极管使用时,会产生不可忽视的反向恢复问题,使PFC电路无法工作在CCM工况。为了解决这一问题,本文介绍了两组改进方案:一是采用电感耦合式交错并联图腾柱拓扑,该拓扑由两组工作在DCM下的图腾柱无桥PFC单元组成,通过移相控制使两个单元交替开启,从而实现CCM;二是基于图腾柱拓扑,选用具有低反向恢复特性的SiC MOSFET代替传统的Si MOSFET作为高频开关器件,达到提高系统效率和稳定性的目的。考虑到第一种方案电路拓扑复杂、控制难度较高,因此基于第二种方案进行研究与设计。接下来,本文根...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
016-2019我国新能源汽车分车型产销量随着我国电动汽车保有量快速增加，电动汽车充电成为急需解决的问题之
第1章绪论3针对这些问题，车载充电技术应运而生。车载充电机置于车内，具有体积较孝封闭性好、重量轻等优点。目前，市场上乘用车的车载充电机功率范围在2.5-6.6Kw，相比于充电桩，虽然功率普遍较小，但是使用方式简单，不受时间和空间的限制，成为一种方便快捷的充电途径。为了将电网提供的交流50Hz市电转换为车载动力电池所需的直流电，车载充电机普遍采用两级拓扑结构，由前级功率因数校正模块PFC模块和后级DC/DC变换器组成[10]，如图1.2所示。图1.2车载充电机构成在缺少PFC的应用中，为了将交流50Hz的市电转化为DC/DC可用的直流电源，传统的不控整流桥电路及工作波形如图1.3所示。可以看出，只有当输入交流电压峰值高于输出电容电压时，二极管才能够正向导通，因此交流输入电流呈现脉冲波形，此时电网的PFC值很低。图1.3整流桥电路及工作波形功率因数的定义为：有用功率和视在功率的比值，因此PF<=1，对于单相正弦交流输入电路()12sininVt=Ut，表达式为111122112cos=cos...PUIPFSUII==++················(1.1)
第1章绪论3针对这些问题，车载充电技术应运而生。车载充电机置于车内，具有体积较孝封闭性好、重量轻等优点。目前，市场上乘用车的车载充电机功率范围在2.5-6.6Kw，相比于充电桩，虽然功率普遍较小，但是使用方式简单，不受时间和空间的限制，成为一种方便快捷的充电途径。为了将电网提供的交流50Hz市电转换为车载动力电池所需的直流电，车载充电机普遍采用两级拓扑结构，由前级功率因数校正模块PFC模块和后级DC/DC变换器组成[10]，如图1.2所示。图1.2车载充电机构成在缺少PFC的应用中，为了将交流50Hz的市电转化为DC/DC可用的直流电源，传统的不控整流桥电路及工作波形如图1.3所示。可以看出，只有当输入交流电压峰值高于输出电容电压时，二极管才能够正向导通，因此交流输入电流呈现脉冲波形，此时电网的PFC值很低。图1.3整流桥电路及工作波形功率因数的定义为：有用功率和视在功率的比值，因此PF<=1，对于单相正弦交流输入电路()12sininVt=Ut，表达式为111122112cos=cos...PUIPFSUII==++················(1.1)
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于大功率全SiC器件的变换器研究[J]. 张庆,张小勇,饶沛南,施洪亮,赵明锐,周帅. 机车电传动. 2018(06)
[2]“十三五”我国纯电动汽车战略规划分析[J]. 于保军,于文函,孙伦杰,司苏美. 汽车工业研究. 2018(02)
[3]电动汽车充电方式浅析[J]. 吴睿龙. 汽车实用技术. 2017(17)
[4]车载充电机产业发展现状及趋势[J]. 王佳. 汽车工业研究. 2016(12)
[5]基于ICE2PCS01的有源功率因素校正的电路设计[J]. 宋职政,羊彦,孟超普. 电子设计工程. 2013(07)
[6]节能与新能源汽车产业发展规划[J]. 中国汽车界. 2012(08)
博士论文
[1]中功率单相AC/DC标准化及相关稳定性研究[D]. 吴新科.浙江大学 2006
硕士论文
[1]无桥Boost PFC变换器的控制策略研究[D]. 秦飞虎.广西大学 2019
[2]基于宽禁带功率器件的高效率Boost型PFC整流器设计与实现[D]. 陈子博.华中科技大学 2019
[3]基于氮化镓器件的电动汽车充电机中无桥PFC应用技术研究[D]. 程章格.重庆大学 2018
[4]基于图腾柱和LLC拓扑的车载充电机设计[D]. 董振华.电子科技大学 2018
[5]连续导通模式图腾柱无桥PFC变换器的分析与设计[D]. 钱圣宝.东南大学 2017
[6]单周期控制的无桥式Sepic功率因数校正电路研究[D]. 邱金燕.大连理工大学 2015
[7]图腾柱无桥PFC变流器研究[D]. 陈喜亮.浙江大学 2014
[8]基于单周期控制的功率因数校正技术的研究[D]. 孟娜.浙江工业大学 2010
本文编号：3291449
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
016-2019我国新能源汽车分车型产销量随着我国电动汽车保有量快速增加，电动汽车充电成为急需解决的问题之
第1章绪论3针对这些问题，车载充电技术应运而生。车载充电机置于车内，具有体积较孝封闭性好、重量轻等优点。目前，市场上乘用车的车载充电机功率范围在2.5-6.6Kw，相比于充电桩，虽然功率普遍较小，但是使用方式简单，不受时间和空间的限制，成为一种方便快捷的充电途径。为了将电网提供的交流50Hz市电转换为车载动力电池所需的直流电，车载充电机普遍采用两级拓扑结构，由前级功率因数校正模块PFC模块和后级DC/DC变换器组成[10]，如图1.2所示。图1.2车载充电机构成在缺少PFC的应用中，为了将交流50Hz的市电转化为DC/DC可用的直流电源，传统的不控整流桥电路及工作波形如图1.3所示。可以看出，只有当输入交流电压峰值高于输出电容电压时，二极管才能够正向导通，因此交流输入电流呈现脉冲波形，此时电网的PFC值很低。图1.3整流桥电路及工作波形功率因数的定义为：有用功率和视在功率的比值，因此PF<=1，对于单相正弦交流输入电路()12sininVt=Ut，表达式为111122112cos=cos...PUIPFSUII==++················(1.1)
第1章绪论3针对这些问题，车载充电技术应运而生。车载充电机置于车内，具有体积较孝封闭性好、重量轻等优点。目前，市场上乘用车的车载充电机功率范围在2.5-6.6Kw，相比于充电桩，虽然功率普遍较小，但是使用方式简单，不受时间和空间的限制，成为一种方便快捷的充电途径。为了将电网提供的交流50Hz市电转换为车载动力电池所需的直流电，车载充电机普遍采用两级拓扑结构，由前级功率因数校正模块PFC模块和后级DC/DC变换器组成[10]，如图1.2所示。图1.2车载充电机构成在缺少PFC的应用中，为了将交流50Hz的市电转化为DC/DC可用的直流电源，传统的不控整流桥电路及工作波形如图1.3所示。可以看出，只有当输入交流电压峰值高于输出电容电压时，二极管才能够正向导通，因此交流输入电流呈现脉冲波形，此时电网的PFC值很低。图1.3整流桥电路及工作波形功率因数的定义为：有用功率和视在功率的比值，因此PF<=1，对于单相正弦交流输入电路()12sininVt=Ut，表达式为111122112cos=cos...PUIPFSUII==++················(1.1)
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于大功率全SiC器件的变换器研究[J]. 张庆,张小勇,饶沛南,施洪亮,赵明锐,周帅. 机车电传动. 2018(06)
[2]“十三五”我国纯电动汽车战略规划分析[J]. 于保军,于文函,孙伦杰,司苏美. 汽车工业研究. 2018(02)
[3]电动汽车充电方式浅析[J]. 吴睿龙. 汽车实用技术. 2017(17)
[4]车载充电机产业发展现状及趋势[J]. 王佳. 汽车工业研究. 2016(12)
[5]基于ICE2PCS01的有源功率因素校正的电路设计[J]. 宋职政,羊彦,孟超普. 电子设计工程. 2013(07)
[6]节能与新能源汽车产业发展规划[J]. 中国汽车界. 2012(08)
博士论文
[1]中功率单相AC/DC标准化及相关稳定性研究[D]. 吴新科.浙江大学 2006
硕士论文
[1]无桥Boost PFC变换器的控制策略研究[D]. 秦飞虎.广西大学 2019
[2]基于宽禁带功率器件的高效率Boost型PFC整流器设计与实现[D]. 陈子博.华中科技大学 2019
[3]基于氮化镓器件的电动汽车充电机中无桥PFC应用技术研究[D]. 程章格.重庆大学 2018
[4]基于图腾柱和LLC拓扑的车载充电机设计[D]. 董振华.电子科技大学 2018
[5]连续导通模式图腾柱无桥PFC变换器的分析与设计[D]. 钱圣宝.东南大学 2017
[6]单周期控制的无桥式Sepic功率因数校正电路研究[D]. 邱金燕.大连理工大学 2015
[7]图腾柱无桥PFC变流器研究[D]. 陈喜亮.浙江大学 2014
[8]基于单周期控制的功率因数校正技术的研究[D]. 孟娜.浙江工业大学 2010
本文编号：3291449
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