低速电动车充电机设计

发布时间：2017-09-11 15:30

  本文关键词：低速电动车充电机设计

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【摘要】：传统汽车因其能源消耗与尾气排放等问题对环境造成了严重影响,随处可见的雾霾尤其明显。要想改善环境,必须要改变能源结构,抑制机动车数量的急剧增长。近年来,随着低碳经济理念的推行,电动汽车行业不断发展壮大,充电机的研制也变得至关重要。本文结合充电机的设计指标,根据铅酸蓄电池的充电特性,设计制作能实时监测电池的充电状态并记录的车载充电机。车载充电机是直接与电网连接的电力电子设备,因此在谐波处理、功率因数、效率等方面有着较高的要求,选择合适的拓扑结构与控制方式十分重要。本文在分析现有拓扑与控制原理的基础上,设计一款3k W的车载充电机,主要完成以下原理设计、制作与调试工作:根据充电机的设计要求选取升压型拓扑结构的功率因数校正电路作为充电机的前级输入,并设计了进线端的滤波电路抑制电磁干扰。在PFC整流原理设计的基础上制作了样板进行调试,输出电压符合要求且纹波小。后级的降压电路采用了全桥电路的软开关模式,以满足效率要求。本文详细分析了功率变换回路的参数计算及器件选取工作,控制回路也有所涉及。中央控制单元采用Philips公司的P89LPC938单片机,设计了电池电压、电流、温度采样电路以实现充电机的智能控制与安全性。实验中期使用样板调试与PSIM仿真结合的方式验证了理论的正确性,后期制作了充电样机得出了实验结果。最终通过实验验证了理论的可行性,充电结果满足功率因数、纹波、效率等方面的要求。
【关键词】：车载充电机 铅酸蓄电池 智能化
【学位授予单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U469.72;TM910.6
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 电动汽车的兴盛9-10
• 1.2 国内外充电设施发展现状10
• 1.3 充电机相关技术10-11
• 1.4 电池特性分析11-13
• 1.5 本课题的研究内容及结构13-15
• 第二章 充电机功率主回路设计15-26
• 2.1 车载充电机设计要求15
• 2.2 充电机主电路方案15-17
• 2.3 整流环节的拓扑选择17-20
• 2.4 直流变换器拓扑选择20-25
• 2.4.1 非隔离式直流变换器介绍20-21
• 2.4.2 隔离式直流变换器介绍21-23
• 2.4.3 开关技术选择23-24
• 2.4.4 斩波控制模式选择24-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第三章 PFC整流电路设计26-45
• 3.1 APFC电流控制技术的选择26-29
• 3.1.1 峰值电流控制26-27
• 3.1.2 滞环电流控制27-28
• 3.1.3 平均电流控制28-29
• 3.2 有源PFC的详细设计29-39
• 3.2.1 两个环路的控制分析29-35
• 3.2.2 基于平均电流控制的Boost型APFC电路原理分析35-36
• 3.2.3 整流电路参数计算36-39
• 3.3 控制电路设计39-43
• 3.3.1 控制原理分析39-40
• 3.3.2 PFC集成控制器40-41
• 3.3.3 控制变量分析41
• 3.3.4 乘法器设置41-43
• 3.4 EMI滤波的设计43-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第四章 降压电路设计45-61
• 4.1 软开关方案选择45
• 4.2 移相全桥ZVS-PWM电路的设计45-51
• 4.2.1 工作原理46-47
• 4.2.2 高频变压器的设计47-49
• 4.2.3 开关管的选择49-50
• 4.2.4 谐振电感的设计50
• 4.2.5 输出整流滤波50-51
• 4.3 软开关控制器的设计51-57
• 4.3.1 芯片介绍52-53
• 4.3.2 保护电路53-55
• 4.3.3 振荡器及死区时间设置55
• 4.3.4 采样电路55-57
• 4.3.5 驱动电路57
• 4.4 驱动器设计57-60
• 4.4.1 自举电路58-59
• 4.4.2 H桥驱动电路59-60
• 4.5 本章小结60-61
• 第五章 主控电路设计61-67
• 5.1 中央控制单元选取61
• 5.2 MCU外围电路设计61-64
• 5.2.1 电源电路61-62
• 5.2.2 采样电路62-64
• 5.3 软件设计64-66
• 5.4 本章小结66-67
• 第六章 仿真与实验分析67-80
• 6.1 仿真实验67-72
• 6.1.1 APFC仿真实验及结果分析67-69
• 6.1.2 降压仿真实验及结果分析69-72
• 6.2 整机调试72-79
• 6.2.1 APFC样板调试72-74
• 6.2.2 整机实验平台搭建74-78
• 6.2.3 电流总谐波失真78-79
• 6.3 本章小结79-80
• 第七章 总结与展望80-81
• 参考文献81-83
• 在读期间公开发表的论文83-84
• 致谢84

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李云;张小勇;刘福鑫;阮新波;;机车车辆充电机用移相全桥ZVS PWM变换器的设计[J];大功率变流技术;2010年02期

2 李志,林磊,邹云屏;移相全桥DC/DC软开关变换器的全数字化实现[J];船电技术;2004年01期

3 张鹰;;艇用逆变弧焊电源的研制[J];船电技术;2009年05期

4 高晓峰;汪伟;石媛;;双向DC-DC变换器软开关技术研究[J];船电技术;2011年05期

5 周海波;;浅谈《电力电子技术》教学[J];长江工程职业技术学院学报;2007年03期

6 路侃,张之梁,陈乾宏;应用在固态发射机上的高性能特种开关电源[J];电讯技术;2004年04期

7 曹保国,么正才;移相PWM控制全桥开关电源[J];电测与仪表;2001年07期

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本文编号：831548