电动汽车无线充电高频电源的开发

发布时间：2020-04-19 03:48

【摘要】：电动汽车是一类使用电能作为能量来源对电动机进行驱动行驶的车辆。与汽柴油车相比,电动汽车具有零排放、噪音小、维护方便等优点,近年来得以广泛应用。作为电动汽车充电关键设备,有线充电桩的充电电缆在充电过程中使用不便,插头的频繁插拔会在接口处产生电火花,由此会带来放电现象,对充电安全与电池的寿命产生不利影响。无线充电方式省去了充电线缆,有效回避了有线充电带来的问题。作为无线充电系统重要环节,无线充电高频电源对电能传输起着关键作用。高频电源可以采用模拟电路对输出触发脉冲进行控制调节。但是通过模拟电路对高频电源进行控制具有工作不稳定、输出调节不精确和电路保护功能不完善等缺陷。将数字信号处理器DSP作为电源的主控制器,能够有效地对高频电源的输出电压、输出频率进行精准控制,并且可以监控电源的工作状态,当电源输出电压或电流超出保护限值时,保护机制关断触发脉冲,从而避免工作中发生的过电压、过电流,有效提高电源工作稳定性与可靠性。本文对DSP控制的高频电源进行了研究和设计。首先分析了高频电源的工作原理,根据电源输出指标与输入要求制定了高频电源的总体设计方案,对电源主电路的结构以及逆变电路的控制方式进行了设计。分析了阻抗变换网络对电源系统输出特性的影响,通过仿真对变换网络的作用进行了验证。在建立电源控制模型的基础上,提出了变电感参数参考模型自适应控制方法。通过与闭环PI控制方法的仿真结果对比,验证了模型自适应控制方法的有效性。其次对电源系统的主电路、控制电路以及采样调理电路进行了设计,设计并制作了高频逆变电路PCB电路板。在硬件基础上设计了电源的软件控制主程序、触发脉冲生成程序、软启动与采样保护程序。在CCS软件调试平台上进行了程序的调试。最后在搭建电源系统实验平台的基础上,对驱动电路的输出电压信号以及输入侧为380V三相工频电压、输出侧接入负载线圈时对高频电源的输出电压电流进行观测,并且就PI控制方法与提出的变电感参考模型模糊自适应控制方法进行实验对比。实验结果表明,所开发的高频电源频率、输出电压与输出功率可以调节,能根据线圈的实际状况改变输出频率和输出电压;提出的参考模型控制方法相对于PI控制器,具有较小的超调量与过渡时间,在负载波动时输出电源电压的波动范围满足具有一定的理论和实用价值。
【图文】：

电平,驱动电路,输入脉冲

表 4-2 半桥驱动片 KP301H 部分参数Table 4-2 Partial parameter of half bridge driver KP301H参数名称参数值输出高/低电平 VO+/VO-14/-4V输入脉冲电压峰值 VS15V上升延迟时间 trd50ns下降延迟时间 tfd150ns工作频率 fSS40～200kHzP301H 对输入脉冲的电平幅度要求为 15V，而 DSP 输出的脉冲峰 DSP 与驱动片之间加上电平放大电路对输入驱动电路的电平进以 TC4427 为核心，TC4427 的作用是将输入 3.3V 电压抬升至 1钳位稳压输出至驱动模块 KP301H。电平放大与 KP301H 驱动电

调理电路

太原理工大学硕士研究生学位论文流电阻，Rm 为测量电阻，与调理电路有关。电压霍尔传感器变压器线圈。LV25 P 传感器的一二次侧匝数比为 2500:100将被测直流电压上限设为 300V，取 75kΩ，则一次侧流过的 10mA。Rm 取 300Ω，则输出至调理电路的电压 Vref为10mA 300 =3VrefV ，Vref为 3V，，满足了 DSP 的 A/D 转换端口对输入电压不大于调理电路的功能是将电压电流传感器输出的电信号进行滤波识别的电平。电压、电流霍尔传感器输出的都是二次侧绕组出的电流信号转变为 DSP 能够识别的电压信号。调理电路
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM724;TN86

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