ZVS半桥三电平充电机的研究与设计

发布时间：2017-08-21 23:38

  本文关键词：ZVS半桥三电平充电机的研究与设计

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【摘要】：随着全球能源危机的不断加剧,保护自然环境并合理利用资源,推动绿色能源开发利用,实现可持续发展,是当今全球各国的共同研究课题。在这种大背景下,全球各国政府加大对电动汽车工业的研发投入和政策扶持。发展电动汽车,充电系统是不可或缺的重要组成部分,而充电系统由数个充电机串并联组成,与动力电池直接相连接的部分是DC-DC变换器。随着对DC-DC变换器技术的深入研究,呈现出高频化、软开关、多电平和智能化的发展趋势。本论文在比较各类直流变换器之后,选择半桥三电平拓扑进行了深入的理论研究,采用软开关控制技术,研制了一台7.5KW实验样机。本论文首先对半桥三电平变换器的软开关控制策略进行了推导,详细分析了变换器的12个开关模态的等效电路和主要波形,并给出了主要电路参数的数学推导过程。然后,对变换器ZVS过程中的几个重要要问题进行了研究,包括ZVS实现条件、占空比丢失、整流二极管换流和变压器磁通不平衡问题,同时分析了通过饱和电感改善占空比丢失问题的方法。其次,在理论分析的基础之上,对实验样机做出了详细的设计,样机额定功率为7.5KW,工作频率为100KHZ。主要工作包括:主电路高频变压器、输入电容、输出LC滤波器和开关管的参数设计及选型;超前管与滞后管驱动电路设计;电压电流采样、隔离和调理电路设计;基于TMS320F2812的数字控制系统设计。最后,搭建了实验测试平台,对实验样机各部分电路进行了全面的测试,实验结果显示课题达到了预期的设计目标,验证了理论分析的正确性。
【关键词】：零电压开关 移相控制 充电机 三电平 占空比丢失
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM46
【目录】：

• 摘要5-6
• abstract6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题背景与意义10-11
• 1.2 电动汽车充电机研究现状11-15
• 1.2.1 电动汽车充电机发展状况11-13
• 1.2.2 直流变换器拓扑分析13-14
• 1.2.3 软开关技术14-15
• 1.3 本文主要研究内容15-16
• 第二章 ZVS半桥三电平直流变换器工作原理16-31
• 2.1 半桥三电平变换器的PWM控制方式16-19
• 2.1.1 工作原理16-17
• 2.1.2 基本PWM控制方式17-18
• 2.1.3 基本PWM控制方式的改进18-19
• 2.2 PWM半桥三电平变换器的两类状态切换方式19-25
• 2.2.1 同桥臂两个开关管同时关断20-21
• 2.2.2 同桥臂两个开关管分开关断21-24
• 2.2.3 PWM半桥三电平变换器分类24-25
• 2.3 ZVS半桥三电平变换器工作模态分析25-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第三章 ZVS过程中几个相关问题的研究31-46
• 3.1 实现ZVS的条件31-32
• 3.2 副边占空比丢失32-34
• 3.2.1 励磁电流大小的影响32
• 3.2.2 谐振电感大小的影响32-33
• 3.2.3 副边占空比丢失33-34
• 3.3 副边整流电路的研究34-38
• 3.3.1 输出整流电路34-35
• 3.3.2 全波整流方式换流情况35-37
• 3.3.3 全桥整流方式换流情况37-38
• 3.4 变压器磁通不平衡问题38-40
• 3.5 采用饱和电感的ZVS半桥三电平变换器研究40-45
• 3.5.1 饱和电感的基本物理特性40-41
• 3.5.2 采用饱和电感的ZVS半桥三电平变换器工作原理41-44
• 3.5.3 采用饱和电感ZVS半桥三电平变换器的特点44-45
• 3.6 本章小结45-46
• 第四章 ZVS半桥三电平充电机硬件设计46-72
• 4.1 主电路设计47-61
• 4.1.1 高频变压器设计47-52
• 4.1.2 功率开关器件选型52-53
• 4.1.3 输出LC滤波电路设计53-56
• 4.1.4 输入滤波电容设计56-58
• 4.1.5 开关管并联电容设计58-59
• 4.1.6 串联谐振电感设计59-60
• 4.1.7 隔直电容设计60-61
• 4.2 驱动电路设计61-65
• 4.2.1 MOSFET的米勒效应62-63
• 4.2.2 超前管驱动电路63-64
• 4.2.3 滞后管驱动电路64-65
• 4.3 检测与调理电路设计65-69
• 4.3.1 输入电压检测65-68
• 4.3.2 输出电压检测68
• 4.3.3 输出电流检测68-69
• 4.4 数字控制系统设计69-71
• 4.4.1 数字控制芯片简介69-70
• 4.4.2 CPLD保护电路设计70-71
• 4.5 本章小结71-72
• 第五章 实验结果与分析72-80
• 5.1 实验平台搭建72-73
• 5.2 实验结果分析73-79
• 5.2.1 驱动电路实验数据分析73-75
• 5.2.2 检测电路实验数据分析75-76
• 5.2.3 主电路实验数据分析76-79
• 5.3 本章小结79-80
• 第六章 总结与展望80-82
• 6.1 工作总结80
• 6.2 工作展望80-82
• 致谢82-83
• 参考文献83-86
• 攻硕期间取得的研究成果86-87

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 李剑,康勇,孟宇,陈坚;带饱和电感的移相全桥零电压开关PWM变换器[J];电力电子技术;2000年02期

2 章超;;电动汽车在我国的发展现状及其研究[J];科技创新导报;2011年20期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 姜星莉;经济全球化背景下中国能源安全问题研究[D];武汉大学;2010年

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本文编号：715852