本文關(guān)鍵詞：高功率密度電動汽車充電機的研究

  更多相關(guān)文章： 車載充電機 磁集成LLC諧振變換器 漏感對稱調(diào)節(jié) 數(shù)字控制

【摘要】：隨著大氣污染與能源危機的日益嚴峻,電動汽車以其節(jié)能環(huán)保的特點受到各國研究機構(gòu)的廣泛關(guān)注。純電動汽車的動力來源于車內(nèi)動力電池組,因此動力電池組安全、可靠、高性價比的充電技術(shù)成為電動汽車市場化的關(guān)鍵技術(shù)問題之一。在電動汽車充電技術(shù)中,車載充電機的使用最為廣泛,對于電動汽車充電機,其熱點問題包括:高功率密度,高效率,智能化充電。針對以上熱點問題,論文首先分析了車載充電機的系統(tǒng)組成,并根據(jù)性能指標要求選取了半橋LLC諧振變換器作為主功率拓撲。制約LLC變換器功率密度的主要問題之一在于其磁性元件的體積和重量,本文使用變壓器漏感代替諧振電感的磁集成方案提升充電機整體功率密度。論文詳細討論了考慮漏感時半橋LLC變換器精確建模方法,給出了其基波等效模型,討論了在考慮漏感后諧振參數(shù)與等效匝比的變化。同時論文詳細分析了帶中心抽頭變壓器由于兩副邊漏感分配不均而造成對諧振網(wǎng)絡(luò)增益、等效諧振頻率、效率以及軟開關(guān)性能的影響。為解決磁集成漏感不對稱所造成的影響,論文從空間幾何角度對變壓器漏感進行了解析建模,并指出副邊兩漏感不對稱的原因在于兩副邊的幾何中心位置相對于原邊不對稱。進而本文提出基于幾何位置對稱的雙繞組副邊結(jié)構(gòu),此結(jié)構(gòu)可有效保證兩副邊漏感具有良好對稱性。為滿足LLC諧振變換器設(shè)計中對于諧振電感感值的要求,需要使磁集成變壓器漏感值可調(diào)。本文基于漏感值受原副邊繞組間距影響的理論基礎(chǔ),提出一種可以靈活調(diào)節(jié)漏感值的原副邊繞制方法。論文采用有限元磁場仿真的方法,驗證了以上理論的正確性。除從變壓器繞制方式上改進兩副邊漏感對稱度以外,本文還提出采用不對稱控制方式,來調(diào)節(jié)由于漏感不對稱造成的正負半周電流不對稱問題。為滿足蓄電池高效率高可靠性充電所需的復雜控制邏輯,本文給出了LLC諧振變換器全數(shù)字控制設(shè)計方案。變換器可在寬輸入輸出范圍實現(xiàn)恒壓,恒流與恒功率工作。同時,為配合核心控制器DSP正常工作,本文還論述了驅(qū)動電路、采樣調(diào)理電路和保護電路的原理與設(shè)計過程。同時,本文還闡述了數(shù)字控制方案的具體流程圖。最終,本文完成了一臺交流180V~260V輸入,直流輸出54V~72V,輸出功率2000W原理樣機的設(shè)計與驗證試驗。使用磁集成技術(shù)完成的主功率變壓器相比于集成前節(jié)省30%體積與重量。由于節(jié)省了諧振電感生產(chǎn)工序,生產(chǎn)效率可得到提升。使用對稱結(jié)構(gòu)繞制的帶中心抽頭變壓器漏感不對稱度小于2%,且漏感在一定范圍可靈活調(diào)整,整機最優(yōu)效率94.4%。不對稱控制方法得以實現(xiàn),實驗波形證明了其副邊電流不均衡的良好補償效果。最終,本文給出了充電機實際充電曲線與效率曲線,并詳細論述了充電機的損耗分析過程,實驗結(jié)構(gòu)驗證了理論分析和參數(shù)設(shè)計的正確性。2000W充電機已通過項目驗收,并已售出上千臺,產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟效益。
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM910.6;U469.72

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張華敏,戴永清;綠色環(huán)保直流充電機[J];繼電器;2002年09期

2 陳旭光;薛志成;;自制小型充電機的應(yīng)用[J];南方農(nóng)機;2006年01期

3 ;河北凱翔新生產(chǎn)電動客車充電機和電動大巴充電機[J];電源技術(shù)應(yīng)用;2010年03期

4 葉健誠;桑林;李昱凌;張東亮;;電動汽車非車載充電機諧波分析與仿真[J];電測與儀表;2011年09期

5 萬普鵬;王輝;杜志強;蔡偉堅;鄒凌華;趙福全;;電動車車載充電機布置位置探討[J];汽車與配件;2013年14期

6 張鼎銘;伊允林;;充電機誕生了[J];黃河建設(shè);1966年02期

7 曹景萬;自制可控硅充電機[J];勘探技術(shù);1978年04期

8 孫慶和;輕便小型可控硅充電機[J];汽車電器;1980年04期

9 李孟玉;;介紹一種實用充電機[J];現(xiàn)代化農(nóng)業(yè);1986年03期

10 ;自制充電機[J];山東農(nóng)機化;1998年05期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 丁心志;畢志周;曹敏;王恩;翟少磊;;電動汽車非車載充電機技術(shù)分析與試驗研究[A];2012年云南電力技術(shù)論壇論文集（文摘部分）[C];2012年

2 韓湘榮;;恒流恒壓全自動控制充電機——電動汽車充電直流電源[A];第六屆四川省博士專家論壇論文集[C];2012年

3 李向鋒;戴永軍;李洪;;大功率智能快速充電機[A];浙江省電源學會第十屆學術(shù)年會暨新能源開發(fā)與電力電子研討會論文集[C];2006年

4 朱殿軍;;直流系統(tǒng)充電機紋波系數(shù)超標原因分析[A];全國火電200MW級機組技術(shù)協(xié)作會第25屆年會論文集[C];2007年

5 葉聿漳;;礦用隔爆型可控硅充電機的故障及檢修方法[A];2007年贛皖湘蘇閩五省煤炭學會聯(lián)合學術(shù)交流會論文集[C];2007年

6 高飛燕;李蘭君;陽武嬌;;基于模糊控制的IUIa特性智能充電機[A];第二十六屆中國控制會議論文集[C];2007年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 毛曉剛;自助手機充電機成了吞幣機[N];北京日報;2006年

2 合肥工大能源所 戰(zhàn)福忠;從恒流到恒壓自動轉(zhuǎn)換的高性能充電機[N];電子報;2000年

3 江西 陶波;艾默生(EMERSON)HD22010A-3型充電機電路分析與維修[N];電子報;2012年

4 昆明 陳軍;KCJ-2型鉛酸蓄電池充電機的電路原理及使用[N];電子報;2010年

5 本報記者 竇紅梅;本市最大電動公交車充換電站正式投運[N];北京日報;2013年

6 甘肅 王明忠;TLVI-50A型自動脈沖快速充電機原理與維修[N];電子報;2009年

7 黑龍江 粱顯達;凱馳牌KTM-60型電動車全智能充電機故障檢修[N];電子報;2009年

8 記者 劉璐 通訊員 陳暉;“十二五”末全市擬建25個[N];南通日報;2013年

9 四川 余云龍;KGCF電瓶車充電機的修復[N];電子報;2004年

10 湖北 李應(yīng)杰;62.4V/10A充電機原理剖析[N];電子報;2001年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 牛利勇;純電動公交充電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京交通大學;2009年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳華金;大功率充電機充電性能優(yōu)化策略研究[D];電子科技大學;2011年

2 康俊鵬;電動汽車車載充電機的設(shè)計與開關(guān)電源模塊的實現(xiàn)[D];華南理工大學;2015年

3 李為漢;含電機繞組的電動汽車Z源一體化充電機研究初探[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

4 高唯峰;電動汽車V2G車載式雙向充電機的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

5 譚杰;基于DSP的礦用智能逆變式充電技術(shù)與應(yīng)用[D];中國礦業(yè)大學;2015年

6 曾佳彬;雙管正激式智能充電機電路研究與實現(xiàn)[D];電子科技大學;2014年

7 高月;一種小型智能充電機的設(shè)計與實現(xiàn)[D];電子科技大學;2015年

8 王紅蕾;低速電動車充電機設(shè)計[D];山東理工大學;2015年

9 陳海龍;基于DSP單相PWM整流器在3.5kW車載充電機中的研制[D];華南理工大學;2015年

10 朱忠虎;一種適用于電動汽車充電機的串—并型LLC變換器研究[D];揚州大學;2015年

，

本文編號：1229695