车载辅助电源DC/DC变换器的研究
发布时间：2021-11-12 22:31
随着科技的进步和人们生活水平的提高,电动汽车行业得到蓬勃的发展。而车载电子产品也越来越丰富,这些电子产品大多由12V直流电压供电,这就要求车上必须要配有辅助电源DC/DC变换器。目前,由于车上环境的特殊,通常对车载辅助电源DC/DC变换器有非常苛刻的要求,例如：高效率、高功率密度、抗震、宽电压输入、电磁兼容好等。针对上述要求,为实现车载辅助电源DC/DC变换器的高效率,本文采用LLC谐振变换器作为主拓扑。LLC谐振软开关技术具有宽范围输入、全负载范围内原边开关管的零电压开通（ZVS）和副边二极管的零电流关断（ZCS）,开关损耗小、电磁兼容（EMC）性能及转换效率高的特点,非常适合作为车载DC/DC变换器。本文在分析LLC谐振变换器工作原理的基础上,运用基波分析法（FHA）建立了LLC变换器的稳态数学模型,通过软件MATHCAD来了解电路品质因数及电感系数对电压增益的影响。以LLC变换器原边实现ZVS、整个变换器低成本、高效及小型化为条件优化三个谐振元件及变压器匝比的参数设计,选择开关频率略小于谐振频率,从而保证了副边一直工作于零电流关断。之后利用SABER软件对LLC变换器进行仿真,验...
【文章来源】：安徽工程大学安徽省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 车载辅助电源DC/DC变换器的背景及意义
1.2 提高DC/DC变换器变换效率的相关技术
1.2.1 软开关技术
1.2.2 典型的DC/DC变换拓扑
1.2.3 谐振变换器
1.3 确定DC/DC变换器的结构
1.4 本文研究的主要内容
第2章 LLC谐振变换器的工作原理
2.1 半桥LLC谐振变换器主电路结构
2.2 工作原理分析
2.2.1 开关管工作频率小于串联谐振频率(f_w
f_o)"> 2.2.2 开关管工作频率大于串联谐振频率时(f_s>f_o)
2.2.3 开关管工作频率等于串联谐振频率时(f_s=f_o)
2.3 半桥LLC变换器稳态特性分析
2.3.1 半桥LLC谐振电路的的稳态建模
2.3.2 谐振网络的直流电压增益和输入阻抗
2.3.3 变换器参数对直流电压增益的影响
2.4 本章小结
第3章 半桥LLC谐振变换器谐振参数的设计
3.1 LLC变换器谐振参数的优化设计
3.2 变换器主电路参数的仿真验证
3.3 本章小结
第4章 LLC变换器小信号建模及控制器的设计
4.1 LLC谐振电路小信号模型的建立
4.1.1 各谐振元件的小信号模型
4.1.2 开关网络的小信号模型
4.1.3 LLC谐振电路副边整流环节的小信号建模
4.1.4 整个谐振电路的小信号模型
4.2 LLC电路小信号模型的仿真验证
4.3 LLC变换器控制器的设计
4.4 基于MATLAB的数字PID控制仿真验证
4.5 本章小结
第5章 基于混沌粒子群的PID算法在LLC变换器控制中的应用
5.1 智能算法在PID控制中的应用
5.2 粒子群算法
5.2.1 粒子群算法基本原理
5.2.2 标准PSO算法的不足
5.3 混沌算法
5.3.1 混沌运动的主要特征-遍历性
5.3.2 混沌粒子群算法对PID参数的整定
5.4 基于混沌粒子群优化算法的PID参数整定仿真实验
5.4.1 评价PID控制器性能的指标
5.4.2 LLC谐振电路数字PID参数整定仿真实验
5.5 本章小结
第6章 车载辅助电源DC/DC变换器的数字控制方案设计
6.1 控制单元主控芯片TMS320F2812简介
6.2 基于TMS320F2812控制系统硬件电路的设计
6.2.1 驱动电路设计
6.2.2 采样电路的设计
6.2.3 CAN通信电路设计
6.3 半桥LLC谐振变换器的数字化实现方案
6.3.1 数字PWM产生
6.3.2 系统控制软件流程图
6.3.3 A/D中断服务子程序
6.3.4 PID控制器的数字化实现
6.4 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士期间研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CPSO的PID算法在LLC变换器控制中的应用[J]. 杜道昶,田丽,包伟,陈勇,赵明敏. 南阳理工学院学报. 2015(06)
[2]新的混沌粒子群优化算法[J]. 胥小波,郑康锋,李丹,武斌,杨义先. 通信学报. 2012(01)
[3]国内外电动汽车标准现状与发展[J]. 赵韩,姜建满. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2011(07)
[4]基于混沌理论的铁路客货运量预测研究[J]. 朱子虎,翁振松. 铁道学报. 2011(06)
[5]一种新的基于小波变换和混沌理论的触电信号检测方法[J]. 李春兰,杜松怀,苏娟,夏越,黄俊. 电力系统保护与控制. 2011(10)
[6]基于改进PSO算法的多变量PID型神经网络控制[J]. 冯冬青,邢广成,费敏锐,陈铁军. 系统仿真学报. 2011(02)
[7]基于合作粒子群算法的PID神经网络非线性控制系统[J]. 朴海国,王志新,张华强. 控制理论与应用. 2009(12)
[8]基于改进粒子群算法的PID控制器参数优化[J]. 罗豪,雷友诚. 计算机仿真. 2009(09)
[9]改进粒子群优化算法在PID参数整定中的研究[J]. 李立礼,王强,王晓霄. 计算机工程与应用. 2009(25)
[10]电动汽车隔离型DC/DC辅助电源模块的可靠性设计[J]. 黄会雄,袁力辉,王成. 电子质量. 2008(06)
硕士论文
[1]汽油机怠速工况控制策略应用研究[D]. 王勇.安徽工程大学 2015
[2]基于人工免疫粒子滤波的纯电动汽车锂电池SOC估计研究[D]. 常海涛.北京交通大学 2013
[3]基于DSP2812控制的半桥LLC谐振变换器的研究[D]. 杨美珍.广西大学 2013
[4]数字控制全桥LLC谐振变换器的研究[D]. 钱娟.南京航空航天大学 2013
[5]基于数字控制的LLC谐振变换器研究[D]. 汤晓晨.南京航空航天大学 2012
[6]混沌粒子群优化算法的分析与应用[D]. 梁慧.广东工业大学 2011
[7]LLC谐振全桥并联均流开关电源的研制[D]. 秦惠.中南大学 2008
[8]LLC谐振DC/DC变换器的研究[D]. 冯治富.西南交通大学 2008
本文编号：3491754
【文章来源】：安徽工程大学安徽省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 车载辅助电源DC/DC变换器的背景及意义
1.2 提高DC/DC变换器变换效率的相关技术
1.2.1 软开关技术
1.2.2 典型的DC/DC变换拓扑
1.2.3 谐振变换器
1.3 确定DC/DC变换器的结构
1.4 本文研究的主要内容
第2章 LLC谐振变换器的工作原理
2.1 半桥LLC谐振变换器主电路结构
2.2 工作原理分析
2.2.1 开关管工作频率小于串联谐振频率(f_w
f_o)"> 2.2.2 开关管工作频率大于串联谐振频率时(f_s>f_o)
2.2.3 开关管工作频率等于串联谐振频率时(f_s=f_o)
2.3 半桥LLC变换器稳态特性分析
2.3.1 半桥LLC谐振电路的的稳态建模
2.3.2 谐振网络的直流电压增益和输入阻抗
2.3.3 变换器参数对直流电压增益的影响
2.4 本章小结
第3章 半桥LLC谐振变换器谐振参数的设计
3.1 LLC变换器谐振参数的优化设计
3.2 变换器主电路参数的仿真验证
3.3 本章小结
第4章 LLC变换器小信号建模及控制器的设计
4.1 LLC谐振电路小信号模型的建立
4.1.1 各谐振元件的小信号模型
4.1.2 开关网络的小信号模型
4.1.3 LLC谐振电路副边整流环节的小信号建模
4.1.4 整个谐振电路的小信号模型
4.2 LLC电路小信号模型的仿真验证
4.3 LLC变换器控制器的设计
4.4 基于MATLAB的数字PID控制仿真验证
4.5 本章小结
第5章 基于混沌粒子群的PID算法在LLC变换器控制中的应用
5.1 智能算法在PID控制中的应用
5.2 粒子群算法
5.2.1 粒子群算法基本原理
5.2.2 标准PSO算法的不足
5.3 混沌算法
5.3.1 混沌运动的主要特征-遍历性
5.3.2 混沌粒子群算法对PID参数的整定
5.4 基于混沌粒子群优化算法的PID参数整定仿真实验
5.4.1 评价PID控制器性能的指标
5.4.2 LLC谐振电路数字PID参数整定仿真实验
5.5 本章小结
第6章 车载辅助电源DC/DC变换器的数字控制方案设计
6.1 控制单元主控芯片TMS320F2812简介
6.2 基于TMS320F2812控制系统硬件电路的设计
6.2.1 驱动电路设计
6.2.2 采样电路的设计
6.2.3 CAN通信电路设计
6.3 半桥LLC谐振变换器的数字化实现方案
6.3.1 数字PWM产生
6.3.2 系统控制软件流程图
6.3.3 A/D中断服务子程序
6.3.4 PID控制器的数字化实现
6.4 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士期间研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CPSO的PID算法在LLC变换器控制中的应用[J]. 杜道昶,田丽,包伟,陈勇,赵明敏. 南阳理工学院学报. 2015(06)
[2]新的混沌粒子群优化算法[J]. 胥小波,郑康锋,李丹,武斌,杨义先. 通信学报. 2012(01)
[3]国内外电动汽车标准现状与发展[J]. 赵韩,姜建满. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2011(07)
[4]基于混沌理论的铁路客货运量预测研究[J]. 朱子虎,翁振松. 铁道学报. 2011(06)
[5]一种新的基于小波变换和混沌理论的触电信号检测方法[J]. 李春兰,杜松怀,苏娟,夏越,黄俊. 电力系统保护与控制. 2011(10)
[6]基于改进PSO算法的多变量PID型神经网络控制[J]. 冯冬青,邢广成,费敏锐,陈铁军. 系统仿真学报. 2011(02)
[7]基于合作粒子群算法的PID神经网络非线性控制系统[J]. 朴海国,王志新,张华强. 控制理论与应用. 2009(12)
[8]基于改进粒子群算法的PID控制器参数优化[J]. 罗豪,雷友诚. 计算机仿真. 2009(09)
[9]改进粒子群优化算法在PID参数整定中的研究[J]. 李立礼,王强,王晓霄. 计算机工程与应用. 2009(25)
[10]电动汽车隔离型DC/DC辅助电源模块的可靠性设计[J]. 黄会雄,袁力辉,王成. 电子质量. 2008(06)
硕士论文
[1]汽油机怠速工况控制策略应用研究[D]. 王勇.安徽工程大学 2015
[2]基于人工免疫粒子滤波的纯电动汽车锂电池SOC估计研究[D]. 常海涛.北京交通大学 2013
[3]基于DSP2812控制的半桥LLC谐振变换器的研究[D]. 杨美珍.广西大学 2013
[4]数字控制全桥LLC谐振变换器的研究[D]. 钱娟.南京航空航天大学 2013
[5]基于数字控制的LLC谐振变换器研究[D]. 汤晓晨.南京航空航天大学 2012
[6]混沌粒子群优化算法的分析与应用[D]. 梁慧.广东工业大学 2011
[7]LLC谐振全桥并联均流开关电源的研制[D]. 秦惠.中南大学 2008
[8]LLC谐振DC/DC变换器的研究[D]. 冯治富.西南交通大学 2008
本文编号：3491754
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3491754.html
