LLC谐振式充电机研究及数字化实现

发布时间：2017-11-29 04:12

  本文关键词：LLC谐振式充电机研究及数字化实现

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【摘要】：近些年来,电子技术得到了飞速的发展并广泛应用到了电力行业的各个领域,给电力行业的发展带来诸多好处。随着电力电子行业的发展,同时对电子仪器和设备等的要求也越来越高。不论是性能方面还是功能方面都应该更加安全可靠,更加完备,而且体积上也应该朝着更小型轻便的方向发展,所以这就要求我们采用软开关来满足这些要求。目前软开关电源已经得到很好的发展和长足的进步,它的优点有很多,很大程度减小了电力电子装置占用的空间和重量,推动了高新技术产品的小型化、轻便化发展。谐振型开关变换器的软开关电路工作方式很有效的解决了传统硬开关存在的效率低的问题,得到了广大研究学者的关注和青睐。尤其是现在备受关注的LLC谐振变换器,它具有的良好的电压调节特性和开关管的零电压开通、整流管的零电流关断的特性,决定了其在电源系统中的广泛应用前景。它具有符合电源发展方向的拓扑结构,目前对其进行优化已成为大家争相研究的课题。对LLC谐振变换器的研究就显得具有重要的意义。LLC谐振变换器的拓扑结构符合电源的发展方向,具有良好的电压特性,能在负载范围内实现驱动MOSFET管的ZVS(零电压开通)和副边整流二极管的ZCS(零电流关断)。本文主要内容是LLC谐振变换器在智能充电机中的应用以及数字化实现。传统的充电技术常用的是恒流充电、恒压充电、以及限压限流充电等充电方式。智能充电技术便应运而生,提高了充电质量,有利于延长电池的寿命。本文将LLC谐振变换器应用到了充电技术中,LLC谐振式充电机节约了电能和充电时间,大大提高了充电效率和充电质量,延长了蓄电池的寿命。本文首先对LLC谐振变换器的工作原理进行了分析和探讨,然后通过基频分量法进行建模,给出了LLC谐振变换器的基频等效模型。分析了各LLC参数对谐振变换器的增益的影响,给出了LLC谐振变换器的参数设计流程方案。在此基础上PSIM9.0环境下进行了仿真,验证了在不同负荷情况下采用电压闭环和电流闭环系统控制性能,在稳态和动态控制性能方面均取得了较好的效果,证明了LLC谐振变换器控制算法的正确性。在充分仿真的基础上,设计和制作了电池电压60V、输出电流30V、功率为2000W的LLC谐振变换式车载充电机,采用STM32F302CB-ARM单片机作为控制芯片,实现了LLC充电机的数字化调节及控制,解决了LLC变换器系统增益随负荷变化的问题,取得了较好的稳态和动态性能,明显优于传统的固定参数硬件调节器的控制性能。实验结果表明在不同负荷情况下其控制性能和控制精度均满足了设计要求。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM46

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本文编号：1236138