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3.5kW电动汽车车载充电机的研究与实现

李星  
【摘要】:随着经济的发展,机动车辆越来越多,能源与环境问题也越来越突出。电动汽车作为新能源汽车成为了解决上述问题的有效方法之一。车载充电机是电动汽车的充电核心设备,关系着电动汽车能量的来源。研究与设计良好性能的车载充电机不但可以提高电动汽车车载电池的性能与寿命,提高设备的安全性能,也可以节约能源,减少污染,对推广及普及电动汽车有重要的现实意义。 车载充电机作为电力电子设备,也向着小型化、轻量化和数字化方向发展,而且充电机与电网直接相连,对输入功率因数、输入电流谐波、效率及输出电压纹波等性能提出了更高的要求,因此选择适当的拓扑结构及控制方式非常重要。 本论文在分析了现有的拓扑结构及控制方式的基础上,确定了设计一款3.5kW功率等级的车载充电机,车载充电机的前级功率因数校正采用单周期控制方式的Boost拓扑结构,满足对输入电流谐波和输入功率因数的要求,后级DC-DC变换部分采用数字化控制的HB-LLC谐振变换拓扑结构,满足对效率和输出电压纹波的要求。 本论文分别详细分析了前级功率因数校正和后级变换器的工作原理,给出了电路参数的设计方法,对变换器的主要元器件进行了选型,并设计了前后级的控制器,接着使用仿真软件分别对前后级变换器进行了仿真,验证了理论的正确性,最后制作出了实验样机并得出了实验结果。 通过仿真及实验分析的结果可知,采用此方案设计的车载充电机在理论与实践上都具有可行性,变换器在所有工作状态下都能良好的工作,并且满足对功率因数、输入谐波电流、效率及输出电压纹波的性能要求。


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