半桥三电平ZVS充电机及其并联均流技术的研究

发布时间：2017-08-22 17:07

  本文关键词：半桥三电平ZVS充电机及其并联均流技术的研究

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【摘要】：随着世界环境和能源问题的日益恶化,传统内燃机汽车对环境污染大、能源消耗大的问题引起了世界各国的担忧,新能源汽车的发展受到了广泛关注。充电机作为新能源汽车的充电设备,对于推动新能源汽车的发展具有重要作用。研制大功率、高安全可靠性和高工作效率的汽车充电机具有重要的意义。另外,为实现电动汽车快速充电,充电桩普遍采用多充电机并联构成分布式电源系统来提高充电桩容量。由于生产工艺和器件特性差异导致充电机并联运行时电流不均,因此需要研究充电机并联均流技术。本文研究目标为7.5kW半桥三电平ZVS充电机设计以及多充电机并联均流技术方案的研究。本文首先介绍半桥三电平ZVS充电机的拓扑结构。然后分析了半桥三电平ZVS直流变换器的工作原理和在有限双极性控制方式下的各个工作模态。在此基础上完成了充电机的硬件电路设计,包括:功率电路的功率器件参数计算和选型,电路参数采样电路设计,以TMS320F2812DSP为核心的控制电路和以CPLD为核心的对输入过压、输出过压和输出过流等进行硬件保护的保护电路设计。最后,利用CAN总线为多主总线以及抗干扰能力强的特点,设计基于CAN总线的主从控制均流方案来实现多个充电机的并联均流,并且,可以实现恒压充电控制。本文研制了一台控制频率为100KHz,输出功率为7.5KW,效率为93%的半桥三电平ZVS充电机。通过对样机的主功率电路和控制电路进行调试和实验,验证了半桥三电平ZVS充电机设计的正确性。通过MATLAB/Simulink对多充电机并联均流进行了仿真,实验结果验证了基于CAN总线的主从式并联均流方案理论分析及设计方法的正确性。
【关键词】：充电机 半桥三电平 ZVS软开关 并联均流
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U491.8;TM910.6
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 课题背景及意义10
• 1.2 电动汽车充电机研究现状10-15
• 1.2.1 充电机结构组成11-12
• 1.2.2 关键技术12-15
• 1.3 论文的主要研究工作15-17
• 第二章 半桥三电平ZVS变换器17-33
• 2.1 半桥三电平ZVS变换器17-18
• 2.2 半桥三电平ZVS变换器的控制方法18-20
• 2.3 工作模态分析20-27
• 2.4 主开关ZVS实现条件和占空比丢失27-29
• 2.4.1 实现ZVS的条件27-28
• 2.4.2 占空比丢失28-29
• 2.5 半桥三电平ZVS变换器仿真29-32
• 2.6 本章小结32-33
• 第三章 充电机硬件电路设计33-55
• 3.1 充电机的主要功能需求和技术指标33-34
• 3.2 系统电路组成34
• 3.3 主功率电路设计34-42
• 3.3.1 工作频率及开关管选择34-36
• 3.3.2 主变压器设计36-38
• 3.3.3 并联谐振电容和串联谐振电感选取38-39
• 3.3.4 隔直电容的选取39-40
• 3.3.5 输出滤波电感设计40-41
• 3.3.6 输出滤波电容设计41-42
• 3.4 测控电路设计42-49
• 3.4.1 控制电路42-44
• 3.4.2 信号检测电路设计44-48
• 3.4.3 CAN隔离通信电路设计48-49
• 3.5 驱动电路和供电电路设计49-53
• 3.5.1 驱动电路设计49-52
• 3.5.2 系统供电设计52-53
• 3.6 本章小结53-55
• 第四章 充电机并联均流技术的研究55-70
• 4.1 充电机并联基本要求55
• 4.2 数字均流技术55-56
• 4.3 基于CAN总线的并联均流方案设计56-62
• 4.3.1 CAN总线简介56-57
• 4.3.2 均流控制方案57-60
• 4.3.3 均流控制概述60-62
• 4.4 双闭环控制系统设计62-69
• 4.4.1 半桥三电平ZVS充电机小信号建模62-65
• 4.4.2 电流内环设计65-68
• 4.4.3 电压外环设计68-69
• 4.5 本章小结69-70
• 第五章 实验结果与分析70-81
• 5.1 充电机参数测试与结果分析70-75
• 5.1.1 样机实物图70-71
• 5.1.2 控制电路测试71
• 5.1.3 驱动电路测试71-72
• 5.1.4 主电路参数测试72-74
• 5.1.5 效率测试74-75
• 5.2 均流效果仿真分析75-80
• 5.2.1 满载实验76-77
• 5.2.2 轻载实验77-78
• 5.2.3 负载突变实验78-79
• 5.2.4 参考电压突变实验79-80
• 5.3 本章小结80-81
• 第六章 总结与展望81-82
• 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】

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本文编号：720323