电动汽车车载辅助DC-DC变换器的设计
发布时间：2021-05-16 12:55
为了解决能源短缺、二氧化碳过度排放和空气污染等全球性问题,世界范围内兴起了研究、开发、应用电动汽车的热潮。车载辅助电源（车载辅助DC-DC变换器）是电动汽车必不可少的部件,其从高压动力电池取电给低压蓄电池,满足了车载低压设备的用电需求。本文以车载辅助DC-DC变换器的设计为研究课题,研制了一台1.5kw的车载辅助DC-DC变换器样机。调研了现有产品的功率密度水平,介绍了几种常用拓扑的优缺点,选择了易于在宽范围输入电压应用场合进行效率优化的Boost+LLC两级拓扑来进行变换器的设计。根据设计指标,进行了变换器主要元件的参数设计。另外,为了满足输出纹波要求的同时提升功率密度,结合电路网络分析和实际应用情况设计了CLC型输出滤波器。设计了基于L4981A的Boost控制电路和基于L6599D的LLC控制电路,并分别搭建了Psim仿真模型对其进行验证。设计了三层式的整机结构,为了提高功率密度,采用了铝基板作为功率板,并辅以导流铜排增加通流能力,对CLC型滤波器的结构进行了优化设计。针对低压大电流输出的应用场景,设计了多层铜片累叠的变压器副边绕组结构。给出了样机的实验波形,验证了方案的可行性。...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
符号表
第1章 绪论
1.1 研究课题的背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 功率密度水平
1.2.2 拓扑选型
1.3 本文的研究内容
第2章 1.5kw车载DC-DC变换器的设计研究
2.1 电路拓扑选取
2.1.1 Boost+LLC两级拓扑
2.1.2 输出CLC型滤波器
2.2 元件参数设计
2.2.1 Boost级参数设计
2.2.2 LLC级参数设计
2.2.3 CLC型滤波器参数设计
2.3 本章小结
第3章 1.5kw车载DC-DC变换器的硬件实现
3.1 控制电路实现
3.1.1 基于L4981A的Boost控制环路
3.1.2 基于Psim的Boost闭环控制仿真验证
3.1.3 基于L6599D的LLC控制环路
3.1.4 基于Psim的LLC闭环控制仿真验证
3.2 硬件结构实现
3.2.1 整机结构
3.2.2 功率板选取与导流铜排
3.2.3 CLC型滤波器结构
3.2.4 变压器结构
3.3 实验结果
3.3.1 Boost实验波形
3.3.2 LLC实验波形
3.3.3 输出电压纹波
3.4 本章小结
第4章 变换器损耗分析
4.1 静态损耗分析
4.1.1 Boost级导通损耗
4.1.2 LLC级导通损耗
4.2 动态损耗分析
4.2.1 磁芯损耗
4.2.2 Boost级开关损耗
4.2.3 LLC级开关损耗
4.3 其他导通损耗
4.3.1 副边MOSFET体二极管导通损耗
4.3.2 副边铜排/铜箔导通损耗
4.4 损耗分析与样机效率
4.5 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
附录一 攻读硕士期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]电动汽车发展的社会综合效益分析[J]. 张晨曦,文福拴,薛禹胜,袁军,李波,汪宏华. 华北电力大学学报(自然科学版). 2014(03)
[2]国内外电动汽车发展现状、趋势及其对车用燃料的影响[J]. 罗艳托,汤湘华,胡爱君,陈剑锋. 国际石油经济. 2014(05)
[3]CLC滤波电路参数对纹波抑制的影响[J]. 余明扬,余斌,潘俊东,赖科星. 计算机仿真. 2014(02)
[4]印制电路板的热设计及其实施[J]. 管美章. 印制电路信息. 2008(04)
[5]陶瓷电容器在电力电子线路中的应用[J]. 闫晓金,陈永真. 电源世界. 2008(03)
[6]三元件串联LLC谐振变流器的优化设计策略[J]. 赵晨,石洋,吴新科,谢小高,钱照明. 电工技术学报. 2008(01)
[7]MCPCB结构对LED发热的影响[J]. 管春,何丰. 灯与照明. 2005(03)
[8]DC/DC拓扑的分类和选择标准[J]. 顾亦磊,吕征宇,钱照明. 浙江大学学报(工学版). 2004(10)
博士论文
[1]中功率DC/DC变流器模块标准化若干关键问题研究[D]. 张军明.浙江大学 2005
[2]功率变换器拓扑中磁性元件磁芯损耗的理论与实验研究[D]. 孔剑虹.浙江大学 2002
硕士论文
[1]LLC谐振变换器损耗分析与效率优化[D]. 冯雪.北京交通大学 2017
[2]宽电压输入车载DC/DC变换器的研究[D]. 陈劲力.哈尔滨工业大学 2015
[3]一种适用于电动汽车充电机的串—并型LLC变换器研究[D]. 朱忠虎.扬州大学 2015
[4]电动汽车辅助DC/DC变换器的设计[D]. 文鹏.浙江大学 2015
[5]宽范围输入DC/DC变换器设计[D]. 李亚顺.浙江大学 2013
[6]大功率LLC谐振变换器优化研究[D]. 汤金威.哈尔滨工业大学 2012
[7]LLC变换器软开关特性及谐振参数优化研究[D]. 戴幸涛.哈尔滨工业大学 2012
[8]交错并联Boost PFC变换器的研究[D]. 王山山.浙江大学 2010
[9]高效率DC/DC变换器的研究[D]. 施玉祥.浙江大学 2010
[10]LLC谐振半桥DC-DC变换器的研究[D]. 余昌斌.重庆大学 2007
本文编号：3189729
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
符号表
第1章 绪论
1.1 研究课题的背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 功率密度水平
1.2.2 拓扑选型
1.3 本文的研究内容
第2章 1.5kw车载DC-DC变换器的设计研究
2.1 电路拓扑选取
2.1.1 Boost+LLC两级拓扑
2.1.2 输出CLC型滤波器
2.2 元件参数设计
2.2.1 Boost级参数设计
2.2.2 LLC级参数设计
2.2.3 CLC型滤波器参数设计
2.3 本章小结
第3章 1.5kw车载DC-DC变换器的硬件实现
3.1 控制电路实现
3.1.1 基于L4981A的Boost控制环路
3.1.2 基于Psim的Boost闭环控制仿真验证
3.1.3 基于L6599D的LLC控制环路
3.1.4 基于Psim的LLC闭环控制仿真验证
3.2 硬件结构实现
3.2.1 整机结构
3.2.2 功率板选取与导流铜排
3.2.3 CLC型滤波器结构
3.2.4 变压器结构
3.3 实验结果
3.3.1 Boost实验波形
3.3.2 LLC实验波形
3.3.3 输出电压纹波
3.4 本章小结
第4章 变换器损耗分析
4.1 静态损耗分析
4.1.1 Boost级导通损耗
4.1.2 LLC级导通损耗
4.2 动态损耗分析
4.2.1 磁芯损耗
4.2.2 Boost级开关损耗
4.2.3 LLC级开关损耗
4.3 其他导通损耗
4.3.1 副边MOSFET体二极管导通损耗
4.3.2 副边铜排/铜箔导通损耗
4.4 损耗分析与样机效率
4.5 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
附录一 攻读硕士期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]电动汽车发展的社会综合效益分析[J]. 张晨曦,文福拴,薛禹胜,袁军,李波,汪宏华. 华北电力大学学报(自然科学版). 2014(03)
[2]国内外电动汽车发展现状、趋势及其对车用燃料的影响[J]. 罗艳托,汤湘华,胡爱君,陈剑锋. 国际石油经济. 2014(05)
[3]CLC滤波电路参数对纹波抑制的影响[J]. 余明扬,余斌,潘俊东,赖科星. 计算机仿真. 2014(02)
[4]印制电路板的热设计及其实施[J]. 管美章. 印制电路信息. 2008(04)
[5]陶瓷电容器在电力电子线路中的应用[J]. 闫晓金,陈永真. 电源世界. 2008(03)
[6]三元件串联LLC谐振变流器的优化设计策略[J]. 赵晨,石洋,吴新科,谢小高,钱照明. 电工技术学报. 2008(01)
[7]MCPCB结构对LED发热的影响[J]. 管春,何丰. 灯与照明. 2005(03)
[8]DC/DC拓扑的分类和选择标准[J]. 顾亦磊,吕征宇,钱照明. 浙江大学学报(工学版). 2004(10)
博士论文
[1]中功率DC/DC变流器模块标准化若干关键问题研究[D]. 张军明.浙江大学 2005
[2]功率变换器拓扑中磁性元件磁芯损耗的理论与实验研究[D]. 孔剑虹.浙江大学 2002
硕士论文
[1]LLC谐振变换器损耗分析与效率优化[D]. 冯雪.北京交通大学 2017
[2]宽电压输入车载DC/DC变换器的研究[D]. 陈劲力.哈尔滨工业大学 2015
[3]一种适用于电动汽车充电机的串—并型LLC变换器研究[D]. 朱忠虎.扬州大学 2015
[4]电动汽车辅助DC/DC变换器的设计[D]. 文鹏.浙江大学 2015
[5]宽范围输入DC/DC变换器设计[D]. 李亚顺.浙江大学 2013
[6]大功率LLC谐振变换器优化研究[D]. 汤金威.哈尔滨工业大学 2012
[7]LLC变换器软开关特性及谐振参数优化研究[D]. 戴幸涛.哈尔滨工业大学 2012
[8]交错并联Boost PFC变换器的研究[D]. 王山山.浙江大学 2010
[9]高效率DC/DC变换器的研究[D]. 施玉祥.浙江大学 2010
[10]LLC谐振半桥DC-DC变换器的研究[D]. 余昌斌.重庆大学 2007
本文编号：3189729
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