基于全数字控制LLC谐振变换器的电动汽车电池充电器研究
随着能源和环境问题的日益严重，电动汽车越来越普及，而电动汽车的使用必然需要一台性能良好，高效可靠的电池充电器。目前，蓄电池的充电方式主要有恒压充电、恒流充电、恒压恒流充电、脉冲充电等，其中恒压恒流充电方式对电池性能维护最好，不易出现过充、欠充等问题，因此可以有效延长蓄电池的使用寿命。常见的充电拓扑有正激、Buck、Boost、串联谐振、并联谐振、串并联谐振等，而半桥LLC谐振变换器可以实现全负载和全输入电压范围内功率开关管的ZVS，并可通过磁集成技术提高整机的功率密度，具有明显的优势。此外，随着功率变换器控制技术的迅速发展，数字控制逐渐体现其优势，与传统的模拟控制相比，具有灵活性高、元器件数量少、成本低、可以实现复杂的控制算法等优点。 论文以最大输出功率2.2kW的蓄电池充电器为研究对象，针对高功率密度、高效率、低成本的设计要求，选择了半桥式LLC谐振变换器作为主功率拓扑，并采用全数字控制方式实现变换器的闭环控制、采样保护、蓄电池充电管理等功能。本文首先介绍了半桥 LLC谐振变换器的工作原理及其增益特性，给出了谐振参数对变换器特性的影响，并进行了参数设计；然后利用扩展函数描述法对半桥LLC谐振变换器进行数学建模，并通过频域仿真法验证了数学模型的准确性；接着基于该数学模型，设计了PID补偿器，并分析了数字控制的影响，在离散域进行了控制器稳定性分析，验证了基于数字控制的环路设计的可靠性与合理性；此外，论文在Saber中搭建仿真模型，进行了半桥LLC谐振变换器开环、闭环以及环路切换的仿真验证；最后搭建了一台基于DSP28027的样机，完成相关实验验证。
半桥LLC谐振变换器;软开关;数字控制;PID补偿器;电动汽车;蓄电池充电器
南京航空航天大学
硕士
电力电子与电力传动
陈新
2014
中文
TM461.3;TM910.6
95
2016-03-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）