一种适用于电动汽车充电机的串—并型LLC变换器研究

发布时间：2017-10-14 19:17

  本文关键词：一种适用于电动汽车充电机的串—并型LLC变换器研究

  更多相关文章： LLC变换器 充电机 交错并联 数模混合控制 Burst控制

【摘要】：在能源危机与环境污染的双重压力下,越来越多的国家开始推广新能源汽车,其中以插电式混合动力汽车(Plug-in Hybrid Electric Vehicles, PHEVs)和纯电动汽车(Battery Electric Vehicles, BEVs)为主。在电动汽车发展的同时,汽车充电机也随之受到越来越多的关注。电动汽车充电机的高可靠性、高效率和高功率密度及其控制方法已成为研究热点。针对电动汽车充电机的要求,本文提出了一种基于交错并联的串-并型分体谐振电容式(Serial-Parallel Split Resonant Capacitor, SPSRC) LLC变换器。即在变换器高压侧的原边采用串联,而在输出端采用并联方式的串-并型结构,并采用交错控制策略,一方面有助于抑制因没有输出滤波电感而造成的较大电流纹波,从而提高电池的使用寿命；另一方面有助于变换器原边开关管的选取,从而提高变换器的效率。单体谐振电容式与分体谐振电容式的变换器相比,分体谐振电容式的LLC能有效减小谐振电容上的电流应力和防止起动时变压器的饱和,并能减小输入差模噪声和直流侧输入电容的电流应力。为提高效率和功率密度,对LLC电路采用变频控制且设置较高谐振开关频率；为了获得较高的动态响应速度,对充电机DC/DC变换器提出数模混合控制的方法。其中电压和电流PI调节器均采用模拟电路实现,调节器的输出送至数字控制芯片的AD采样口,在数字控制芯片中实现开关频率的改变,以实现本论文中LLC变换器的变频控制。为了实现充电机的多模块化并联扩容,本文还研究LLC变换器的下垂控制策略,分析了下垂控制的不同实现方法,并为本文中的充电机给出了具体的下垂控制策略。针对LLC谐振变换器在轻载时的输出电压增益失真问题,本文提出一种由软件控制的Burst模式。通过设置轻载电流门限值并比较输出电压与设定电压的大小,来实现轻载时的定频固定占空比控制,从而确保轻载时输出的稳定。本文在小信号模型分析的基础上给出了控制参数整定的方法,通过数模混合控制还实现了过压、过流、过温等保护,从而实现了充电机的稳定和可靠运行。本文搭建了一台5kW实验样机平台,采用数模混合控制进行实验,实验结果均验证了理论分析的正确性和有效性。原边在全负载范围内实现了零电压开关,副边整流管实现了零电流通断,输出电流纹波小,最高效率达96.42%。
【关键词】：LLC变换器 充电机 交错并联 数模混合控制 Burst控制
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM46;U469.72
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 课题的研究背景与意义9-10
• 1.2 电动汽车充电机的研究现状10-16
• 1.2.1 电动汽车充电机的种类及架构10-12
• 1.2.2 充电机DC/DC变换器的研究现状12-16
• 1.3 课题的主要内容16-17
• 第二章 SPSRC LLC变换器工作原理17-27
• 2.1 SPSRC LLC电路架构的提出17-19
• 2.1.1 分体谐振电容式LLC电路的优点17
• 2.1.2 串-并型LLC电路架构17-19
• 2.2 分体谐振电容式LLC电路的工作模态分析19-26
• 2.3 本章小结26-27
• 第三章 控制策略的研究27-39
• 3.1 数模混合控制方法的提出28
• 3.2 电流环和电压环控制的实现方法28-29
• 3.3 LLC谐振变换器交错并联的方案29-31
• 3.4 基于下垂控制的多模块并联均流控制策略31-32
• 3.5 Burst模式控制策略32-34
• 3.6 驱动脉冲控制信号的生成策略34-35
• 3.7 LLC谐振变换器的小信号模型35-38
• 3.8 本章小结38-39
• 第四章 LLC变换器的软硬件设计39-53
• 4.1 功率电路主要参数设计39-47
• 4.1.1 LLC谐振变换器的参数设计流程39-40
• 4.1.2 谐振参数设计40-43
• 4.1.3 磁件的设计43-46
• 4.1.4 主电路元件的选型46-47
• 4.2 控制电路和通信电路的设计47-50
• 4.2.1 控制电路的实现47-49
• 4.2.2 驱动电路49
• 4.2.3 通信电路49-50
• 4.3 软件设计50-52
• 4.3.1 主程序设计流程50-51
• 4.3.2 CAN通信设计51
• 4.3.3 SCI通信设计51-52
• 4.4 本章小结52-53
• 第五章 变换器的控制器设计和实验分析53-60
• 5.1 变换器的控制器设计53-55
• 5.2 样机实验波形分析55-58
• 5.3 样机效率测试58-59
• 5.4 本章小结59-60
• 第六章 总结与展望60-62
• 6.1 工作总结60
• 6.2 后续展望60-62
• 参考文献62-67
• 致谢67-69
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研项目69-71

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 湘桥;;24—48V电动机车智能充电机的原理与制作[J];电子制作;2000年12期

2 张志河,崇礼县东坪金矿;自制实用的可控硅充电机[J];矿山机械;2001年10期

3 张建国;充电机的现状及其发展[J];汽车维修与保养;2001年12期

4 李海波;;充电机短路保护电路[J];电子制作;2001年08期

5 王落胜;矿用智能充电机及其试验效果[J];山西煤炭;2002年04期

6 李振国,高伟娜,国建鸿,李志刚;可通信智能型直流充电机的研制[J];电工技术杂志;2004年04期

7 高伟娜,李振国,傅德平,宋伟宏;可通信智能型充电机的研制[J];自动化与仪表;2004年03期

8 陈士芳;;实用汽车电瓶充电机[J];电子制作;2004年12期

9 艾纯志;范立国;;自制小型充电机的结构原理[J];农机使用与维修;2006年03期

10 周长勇;毕恩清;张大庆;;直流储能充电机的改造[J];中国有色冶金;2007年01期

中国重要会议论文全文数据库 前6条

1 丁心志;毕志周;曹敏;王恩;翟少磊;;电动汽车非车载充电机技术分析与试验研究[A];2012年云南电力技术论坛论文集（文摘部分）[C];2012年

2 韩湘荣;;恒流恒压全自动控制充电机——电动汽车充电直流电源[A];第六届四川省博士专家论坛论文集[C];2012年

3 李向锋;戴永军;李洪;;大功率智能快速充电机[A];浙江省电源学会第十届学术年会暨新能源开发与电力电子研讨会论文集[C];2006年

4 朱殿军;;直流系统充电机纹波系数超标原因分析[A];全国火电200MW级机组技术协作会第25届年会论文集[C];2007年

5 叶聿漳;;矿用隔爆型可控硅充电机的故障及检修方法[A];2007年赣皖湘苏闽五省煤炭学会联合学术交流会论文集[C];2007年

6 高飞燕;李兰君;阳武娇;;基于模糊控制的IUIa特性智能充电机[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 毛晓刚;自助手机充电机成了吞币机[N];北京日报;2006年

2 合肥工大能源所 战福忠;从恒流到恒压自动转换的高性能充电机[N];电子报;2000年

3 江西 陶波;艾默生(EMERSON)HD22010A-3型充电机电路分析与维修[N];电子报;2012年

4 昆明 陈军;KCJ-2型铅酸蓄电池充电机的电路原理及使用[N];电子报;2010年

5 本报记者 窦红梅;本市最大电动公交车充换电站正式投运[N];北京日报;2013年

6 甘肃 王明忠;TLVI-50A型自动脉冲快速充电机原理与维修[N];电子报;2009年

7 黑龙江 粱显达;凯驰牌KTM-60型电动车全智能充电机故障检修[N];电子报;2009年

8 记者 刘璐 通讯员 陈晖;“十二五”末全市拟建25个[N];南通日报;2013年

9 四川 余云龙;KGCF电瓶车充电机的修复[N];电子报;2004年

10 湖北 李应杰;62.4V/10A充电机原理剖析[N];电子报;2001年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 牛利勇;纯电动公交充电系统关键技术研究[D];北京交通大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 陈华金;大功率充电机充电性能优化策略研究[D];电子科技大学;2011年

2 陈一平;车载智能快速充电机的设计与研究[D];天津大学;2008年

3 余恒;100%低地板车充电机的研制[D];北京交通大学;2008年

4 顾越;电动汽车充电机及其电气性能测试研究[D];北京交通大学;2012年

5 程杰;钒流电池充电机的一种控制策略和实现[D];电子科技大学;2012年

6 李星;3.5kW电动汽车车载充电机的研究与实现[D];电子科技大学;2013年

7 孙文明;高频充电机的嵌入式软件设计与实现[D];南京理工大学;2014年

8 郭静;电动汽车充电机（站）的谐波特性研究[D];华北电力大学;2013年

9 李为汉;含电机绕组的电动汽车Z源一体化充电机研究初探[D];哈尔滨工业大学;2015年

10 高月;一种小型智能充电机的设计与实现[D];电子科技大学;2015年

，

本文编号：1032703