关键词：电动汽车;;全桥变换器;;平衡电容;;箝位二极管;;PWM开关;;峰值电流控制方法
摘 要：为了应对环境污染和能源危机问题,采用绿色环保的电动汽车代替传统燃油汽车已成为各个国家重点规划的发展战略。车载辅助DC/DC变换器是电动汽车功率变换的重要环节,其作用是将高压动力电池存储的能量转化为低压,为全车电子设备供电,同时给低压蓄电池充电。因此,该变换器必须拥有高可靠性、高效率和高功率密度等性能,以利于电动汽车更好的推广使用。本文针对车载辅助DC/DC变换器输入电压范围宽、输出低压大电流的特点,对几种主要应用拓扑进行了比较,分析出每个拓扑的优缺点,提出二极管加平衡电容对称箝位型ZVS全桥变换器。然后,对PWM的控制策略进行总结,并对几种不对称控制方式与移相全桥控制进行了比较研究,最终选择中心对称型不对称控制方式。基于该不对称控制方式,本文对所提变换器的模态和工作特性进行了详细的研究。对于全桥变换器的建模方法,普遍采用状态空间平均法建模,本文引入PWM开关三端口等效建模方法,在状态空间平均法建模基础上,进行PWM开关三端口等效变换,获得了直流和小信号模型。该三端口等效模型考虑寄生参数和损耗的影响,模型更加精确。基于峰值电流控制方法,对变换器闭环系统进行设计,并设计了补偿网络。其次,对所提变换器的主电路参数进行了设计,主要包括变压器、谐振电感、滤波电感和滤波电容的设计,以及主功率管、整流管、箝位二极管和平衡电容的选型等。此外,简要的给出了系统的辅助电源以及MCU的设计。基于理论分析,设计一台额定320V输入、13.8V/130A输出的原理样机。仿真分析验证了平衡电容和箝位二极管的作用。实验结果表明,所提变换器可以实现开关管的ZVS,抑制整流管的尖峰,并具有良好的稳态性能和动态性能,与理论分析一致。最后,本文对所提变换器的效率以及样机各部分损耗进行了简要分析,并进一步给出了效率优化方向。
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