关键词：电动汽车;;车载充电;;移相全桥;;双闭环控制
摘 要：当今社会环境污染和能源短缺问题日益凸显,电动汽车使用电能驱动,具有环境友好、能源转化率高等优点。车载充电机是电动汽车电源充电的核心部件,是限制电动汽车发展的因素之一。充电设备由电力电子器件集成,具有冲击性、非线性和不对称性,充电过程中易导致电网侧电能质量波动,对电气设备和电网负荷的正常运行造成较大干扰。因此,需要高质量的车载充电机来改善电动汽车充电过程中出现的上述问题,本文设计了一种高功率因数、低谐波、大功率的电动汽车充电系统,主要从下面几个部分进行设计和研究:对常用的动力电池特性进行比较,选择能量比大、安全性高、有限过电压充电特性的锂电池作为充电对象,结合现有的快速充电技术,提出一种恒流恒压的快速充电方式;在分析传统电动汽车充电机拓扑结构的基础上,选用了两级式充电拓扑结构,其前级是具有APFC功能的AC/DC变换器,后级是应用软开关技术的DC/DC变换器。分析了三相电压型PWM整流电路,计算了电路的主要元件参数,在静止坐标系和dq两相旋转坐标系下建立了数学模型,并依据瞬时功率理论实现了有功功率和无功功率的解耦。采用三相PWM电路的双闭环PI控制算法,电压外环控制整流器直流电压,电流内环则按电压外环输出的电流指令进行电流控制,利用仿真模型验证了前级AC/DC三相PWM整流器输出电压响应速度快、稳定性高。分析了移相全桥ZVS变换器的工作原理,根据Buck变换器模型推算出其小信号模型,对移相全桥变换器采用平均电流法的控制策略,对电路的主要元件进行了参数设计,计算了变压器匝数比、谐振电感、滤波电容、储能电感等元器件参数,在Matlab软件下进行了仿真,仿真结果显示充电机后级移相全桥ZVS变换器输出电压稳定、波动范围小。通过Matlab/simulink对车载充电系统整体结构进行仿真验证,结果显示充电机能够在0.2s内输出电压稳定的200V,并且保证网侧电流与电压能够保持相同相位,电流总谐波畸变率小于5%,设计的电动车车载充电系统满足设计要求。
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