纯电动汽车车载锂电池充电机的研究

【摘要】：为了减少燃油汽车尾气对环境造成的污染,使用电能作为动力源的电动汽车越来越受到人们的欢迎,电动汽车逐渐代替燃油汽车是未来的趋势。充电机作为电动汽车的重要组成部分,其研究和开发也受到了很大的关注。本文设计了一台7.6kW锂电池车载充电机。首先,论文介绍了车载充电机的总体方案,选择了Boost电路和隔离式全桥变换器相结合的电路结构。其次,介绍了充电机的控制策略。对于前级Boost电路,通过对基于平均电流模式的PFC数字控制器的分析,分别建立了电压环和电流环的小信号模型,对控制器的参数进行了计算,用MATLAB进行仿真,实现了输出电压的预稳和电流对电压的跟随。对于后级的移相全桥DC/DC变换器,分析了其实现ZVS的工作过程,介绍了移相控制的算法,同时通过计算得到了谐振电感的取值范围。再次,对主电路器件进行了计算和选型,设计了基于DSP芯片TMS320F2812的控制电路,包括电压、电流、温度采样电路,保护电路,CAN通讯电路和IGBT驱动电路,在CCS3.3平台下编写了控制的程序。考虑到散热问题,进行了损耗的计算和散热系统的设计,实验表明系统可长时间稳定工作。最后,制作了一台样机,进行了充电实验,通过对实验波形的分析,验证了设计的合理性。同时也对自己的工作进行了总结,指出了下一步的研究方向。 【关键词】：电动汽车 车载充电机 功率因数校正 移相全桥
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 绪论10-14
• 1.1 引言10-11
• 1.2 电动汽车的充电模式11-12
• 1.3 车载充电机的研究现状12-13
• 1.4 本文的研究内容13-14
• 2 充电机系统总体设计14-22
• 2.1 AC/DC电路结构14-17
• 2.2 DC/DC电路结构17-20
• 2.3 总体电路结构20
• 2.4 本章小结20-22
• 3 充电机控制策略设计22-52
• 3.1 PFC控制策略22-25
• 3.2 PFC数字控制器的设计与仿真25-37
• 3.2.1 PFC数字控制器模型25-29
• 3.2.2 电流环控制器的设计与仿真29-34
• 3.2.3 电压环控制器的设计与仿真34-37
• 3.3 移相全桥ZVS-PWM变换器的控制策略37-45
• 3.3.1 硬开关和软开关37-39
• 3.3.2 移相全桥ZVS-PWM变换器的工作过程39-45
• 3.4 移相全桥ZVS-PWM变换器的设计45-50
• 3.4.1 移相驱动脉冲的产生45-47
• 3.4.2 谐振电感的计算47-48
• 3.4.3 移相全桥的控制算法48-50
• 3.5 本章小结50-52
• 4 充电机系统的软、硬件设计52-72
• 4.1 主电路器件的计算与选型52-56
• 4.2 控制板硬件电路设计56-61
• 4.2.1 采样电路56-58
• 4.2.2 驱动电路58
• 4.2.3 保护电路58-60
• 4.2.4 CAN通讯电路60-61
• 4.2.5 硬件资源的分配61
• 4.3 基于DSP的程序设计61-64
• 4.4 散热系统的设计64-71
• 4.4.1 系统的热损耗计算64-69
• 4.4.2 散热系统的设计69-71
• 4.5 本章小结71-72
• 5 实验与结果分析72-82
• 5.1 PFC的实验及分析72-75
• 5.1.1 实验结果及分析72-74
• 5.1.2 调试过程注意事项74-75
• 5.2 移相全桥ZVS-PWM变换器的实验及分析75-78
• 5.3 充电实验及分析78-80
• 5.4 本章小结80-82
• 6 总结与展望82-84
• 参考文献84-86
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果86-90
• 学位论文数据集90

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