avatar avatar 我的文献 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 作者 刘一希 单位 南京航空航天大学 关键词 半桥LLC谐振变换器; 软开关; 数学建模; 数字控制; PID补偿器
摘要
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。
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