基于两级电路的隔离型高效率车载充电机研究
发布时间：2021-11-16 12:38
车载充电机（On-Board Charger,OBC）是电动汽车（Electric Vehicle,EV）的一个关键部件,作为车载设备,OBC须具有高效率、高功率密度和电气隔离的特点,还必须能够为电池负载提供较宽范围充电电压。基于以上要求,OBC常采用两级式电路作为其电路拓扑,但两级电路的成本较高、效率、功率密度较低。本论文选择交错Boost变流器（Interleaved Boost Converter,IBC）+LLC谐振变流器作为OBC的电路拓扑,对IBC和LLC谐振变流器进行了详细的建模,挖掘出了影响OBC效率的内在参数,对OBC进行了优化。本论文采用解析法计算了 IBC的效率,发现其是开关频率、Boost电感值和母线电压的函数。基于上述发现,结合Boost电感磁芯最大磁通密度和电流纹波的限制,提出了一种综合优化方法,在不增加硬件成本的前提下,对IBC的三个内在在参数进行了优化设计,提高了 IBC的效率。所提出的优化设计方法为工业界开发低成本高效率高功率密度IBC提供了理论支持和实践指导。本论文采用时域法计算了 LLC谐振变流器在谐振点处的效率,发现其是谐振频率和励磁电感的函数,...
【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１?ＥＶ的电力系统构成??Ｆｉｇ．?１－１?Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ?ｏｆＥＶ＇ｓ?ｐｏｗｅｒ?ｓｙｓｔｅｍ??
作为ＯＢＣ的前级ＡＣ／ＤＣ电路，ＩＢＣ先将电网的交流电压变换为全波直流压，然后将全波直流电压变换为稳定的直流电压。ＩＢＣ的两个主要作用是：１）??功率因数校正，迫使输入电流跟踪电网电压，提高输入电流的功率因数，降低入电流的ＴＨＤ；?２）稳定母线电压，将交流电压变换为一个近似无纹波、稳定的??直流电压，为后级ＤＣ／ＤＣ电路提供稳定的输入电压。??２．２交错Ｂｏｏｓｔ变流器的电路结构??图２－１给出了?ＩＢＣ的电路拓扑，其主要元件包括：１）电磁千扰（Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｍａｇｎｅｔｉｃ丨ｎｔｅｒｌ＇ｅｒｅｎｃｅ，?ＥＭＩ）滤波器，ｉｌｌ?ＥＭＩ电容和ＥＭＩ电感组成，ＥＭＩ电容??用Ｔ吸收电流纹波，ＫＭ１电感滤除差模下扰信号；２）整流桥，由四只．．极管成，将正弦电压变换为全波直流电压；３）?Ｂｏｏｓｔ电感，起到泵生电流的作用，输入电压低于母线电压时，可为母线电容提供较大的充电电流；４）高频开关件，当其闭合时，Ｂｏｏｓｔ屯感与输入电压构成回路；５）续流二极管，当高频幵器件关断后，为Ｂｏｏｓｔ电感电流提供流通通道；６）母线电容，稳定母线电压，??滤除输出电流纹波。??￣￣???
平北电力人Ｔ博丨：孚位论文??图２－２给出了?ＩＢＣ在三种模式下的工作波形。当ＭＯＳＦＥＴ闭合后，输入电??丨卡：施加在Ｂｏｏｓｔ电感上，迫使Ｂｏｏｓｔ电感电流上升，此时，母线电容将其存储的??能量释放给负载，母线电容电压持续下降。当ＭＯＳＦＥＴ关断后，Ｂｏｏｓｔ电感电流??不能发生突变，只能通过续流二极管流向负载和母线电容。此时，Ｂｏｏｓｔ电感电??流向母线电容充电，同时给负载提供功率，Ｂｏｏｓｔ电感电流持续下降。如果这个??过程较短、Ｂｏｏｓｔ电感较大或负载较轻，则在下一个开关周期开始之前，Ｂｏｏｓｔ电??感电流会依然保持在０值以上，这就是ＣＣＭ模式；反之，如果这段时间较长、??Ｂｏｏｓｔ电感较小或者负载较重，则在下一个开关周期开始之前，Ｂｏｏｓｔ电感电流??会下降到０
【参考文献】：
期刊论文
[1]LLC谐振变流器最小工作频率的计算方法[J]. 徐恒山,黄永章. 华北电力大学学报(自然科学版). 2017(04)
[2]储能电感对二次型Boost PFC变换器的性能影响[J]. 陈正格,许建平,杨平,周国华. 电工技术学报. 2017(05)
[3]一种新型非谐振型软开关交错并联Boost电路[J]. 韦莉,刘帅,尤伟玉,张逸成,姚勇涛. 电工技术学报. 2017(03)
[4]基于电流平衡单元的输入并联输出并联型LLC谐振变换器模块[J]. 刘闯,徐鑫哲,刘海洋,齐瑞鹏,蔡国伟. 电工技术学报. 2016(21)
[5]变占空比控制二次型Boost功率因数校正变换器[J]. 陈正格,许建平,杨平,陈章勇. 电工技术学报. 2016(16)
[6]高升压增益软开关DC-DC变换器[J]. 周翔,许建平,陈章勇. 电工技术学报. 2016(14)
[7]我国电动汽车产业现状与发展策略研究[J]. 蔡仲旺,王广凤. 现代经济信息. 2016(01)
[8]高频变压器一次侧串联LLC+输出端并联Buck级联直流变换器[J]. 石健将,章江铭,龙江涛,刘天骥. 电工技术学报. 2015(24)
[9]高降压比LLC谐振型直流变压器[J]. 王泽景,王颖,龚春英. 电工技术学报. 2015(14)
[10]特斯拉计划采用20700高性能钴酸锂电池取代松下18650电池[J]. 电源技术. 2015(05)
本文编号：3498905
【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１?ＥＶ的电力系统构成??Ｆｉｇ．?１－１?Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ?ｏｆＥＶ＇ｓ?ｐｏｗｅｒ?ｓｙｓｔｅｍ??
作为ＯＢＣ的前级ＡＣ／ＤＣ电路，ＩＢＣ先将电网的交流电压变换为全波直流压，然后将全波直流电压变换为稳定的直流电压。ＩＢＣ的两个主要作用是：１）??功率因数校正，迫使输入电流跟踪电网电压，提高输入电流的功率因数，降低入电流的ＴＨＤ；?２）稳定母线电压，将交流电压变换为一个近似无纹波、稳定的??直流电压，为后级ＤＣ／ＤＣ电路提供稳定的输入电压。??２．２交错Ｂｏｏｓｔ变流器的电路结构??图２－１给出了?ＩＢＣ的电路拓扑，其主要元件包括：１）电磁千扰（Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｍａｇｎｅｔｉｃ丨ｎｔｅｒｌ＇ｅｒｅｎｃｅ，?ＥＭＩ）滤波器，ｉｌｌ?ＥＭＩ电容和ＥＭＩ电感组成，ＥＭＩ电容??用Ｔ吸收电流纹波，ＫＭ１电感滤除差模下扰信号；２）整流桥，由四只．．极管成，将正弦电压变换为全波直流电压；３）?Ｂｏｏｓｔ电感，起到泵生电流的作用，输入电压低于母线电压时，可为母线电容提供较大的充电电流；４）高频开关件，当其闭合时，Ｂｏｏｓｔ屯感与输入电压构成回路；５）续流二极管，当高频幵器件关断后，为Ｂｏｏｓｔ电感电流提供流通通道；６）母线电容，稳定母线电压，??滤除输出电流纹波。??￣￣???
平北电力人Ｔ博丨：孚位论文??图２－２给出了?ＩＢＣ在三种模式下的工作波形。当ＭＯＳＦＥＴ闭合后，输入电??丨卡：施加在Ｂｏｏｓｔ电感上，迫使Ｂｏｏｓｔ电感电流上升，此时，母线电容将其存储的??能量释放给负载，母线电容电压持续下降。当ＭＯＳＦＥＴ关断后，Ｂｏｏｓｔ电感电流??不能发生突变，只能通过续流二极管流向负载和母线电容。此时，Ｂｏｏｓｔ电感电??流向母线电容充电，同时给负载提供功率，Ｂｏｏｓｔ电感电流持续下降。如果这个??过程较短、Ｂｏｏｓｔ电感较大或负载较轻，则在下一个开关周期开始之前，Ｂｏｏｓｔ电??感电流会依然保持在０值以上，这就是ＣＣＭ模式；反之，如果这段时间较长、??Ｂｏｏｓｔ电感较小或者负载较重，则在下一个开关周期开始之前，Ｂｏｏｓｔ电感电流??会下降到０
【参考文献】：
期刊论文
[1]LLC谐振变流器最小工作频率的计算方法[J]. 徐恒山,黄永章. 华北电力大学学报(自然科学版). 2017(04)
[2]储能电感对二次型Boost PFC变换器的性能影响[J]. 陈正格,许建平,杨平,周国华. 电工技术学报. 2017(05)
[3]一种新型非谐振型软开关交错并联Boost电路[J]. 韦莉,刘帅,尤伟玉,张逸成,姚勇涛. 电工技术学报. 2017(03)
[4]基于电流平衡单元的输入并联输出并联型LLC谐振变换器模块[J]. 刘闯,徐鑫哲,刘海洋,齐瑞鹏,蔡国伟. 电工技术学报. 2016(21)
[5]变占空比控制二次型Boost功率因数校正变换器[J]. 陈正格,许建平,杨平,陈章勇. 电工技术学报. 2016(16)
[6]高升压增益软开关DC-DC变换器[J]. 周翔,许建平,陈章勇. 电工技术学报. 2016(14)
[7]我国电动汽车产业现状与发展策略研究[J]. 蔡仲旺,王广凤. 现代经济信息. 2016(01)
[8]高频变压器一次侧串联LLC+输出端并联Buck级联直流变换器[J]. 石健将,章江铭,龙江涛,刘天骥. 电工技术学报. 2015(24)
[9]高降压比LLC谐振型直流变压器[J]. 王泽景,王颖,龚春英. 电工技术学报. 2015(14)
[10]特斯拉计划采用20700高性能钴酸锂电池取代松下18650电池[J]. 电源技术. 2015(05)
本文编号：3498905
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