应用于电动汽车充电的变频-移相控制方法LLC谐振变换器

LLC谐振变换器有着宽输入范围,良好的软开关特性以及在谐振点降压和谐振点两侧升降压的特性,广泛应用于电动汽车,新能源以及航天系统中。本文研究了LLC 谐振变换器在电动汽车充电领域内的应用,根据电动汽车充电时的输入电压不同及充电所需电压不同,LLC谐振变换器可以在谐振点两侧及谐振点分别使用变频-移相的方式进行调节使其满足充电条件,通过对LLC谐振变换器的拓扑分析,采用了合适的调制策略和控制策略,最终使用变频+移相的控制方式让LLC变换器始终运行在电动汽车充电需求范围内,并实现了升降压以及软开关功能。最后通过Matlab/Simulink进行仿真以及实验,验证了本文研究内容的可行性。     

基于混合控制式交错并联LLC谐振变换器的充电模块研制

为了解决当前电动汽车充电模块效率低、功率小的缺点,提出了一种基于混合控制式交错并联LLC谐振技术的非车载式电动汽车充电模块整体设计方案。所述方案输入侧为VIENNA电路,输出侧为交错并联LLC谐振DC/DC变换器。采用交错并联技术减小输出电流纹波,提高充电模块输出功率的同时,采用移相变频混合控制策略,使得谐振变换器工作在较窄的频率范围之内,因此降低了磁性元器件设计难度,提高了充电模块的转换效率以及功率密度。给出了充电模块整体电路拓扑设计、各模块工作原理以及控制策略,研制了20kW原理样机,与纯变频式交错并联LLC谐振变换器充电模块的对比分析验证了所述方法的可行性。     

基于移相PWM控制数字化臭氧电源的设计

研究并设计了一种新型的基于移相全桥PWM控制的数字化臭氧电源。采用频率跟踪技术跟踪负载电流的变化,使电源工作在准谐振状态,采用LPC2129的PWM控制器实现了移相PWM功率调节。实验结果表明,系统运行更稳定,更可靠。此外,还实现了电源控制的数字化。     

DBD型臭氧发生器电源的频率跟踪移相PWM控制技术及其实现

提出一种DBD型臭氧发生器电源频率跟踪移相PWM控制技术的实现方案.利用集成锁相环CD4046在锁定状态时第6,7脚输出的锯齿波与输入方波信号的稳定相位关系,用一给定直流电平与锯齿波作比较产生移相信号,达到频率跟踪移相PWM控制的目的.与其它的频率跟踪移相PWM控制技术实现方案相比较,该方案具有电路简单、实现容易等特点,实验结果证明了该方案的可行性和正确性.     

基于LCL-S型ICPT系统的恒流输出分析与控制

针对电动汽车无线充电的需求,提出了一种兼顾调控效果与传输效率的恒流控制方法。针对LCL-S型的磁耦合谐振无线电能传输系统建立模型,对其进行工作特性分析,进而根据副边电流输出特性及传输效率特性曲线确定了系统高效运行的频率区间,将此区间作为系统恒流工作的调频区。并对比各种功率控制方式的优缺点,进而提出了变频控制与移相调压相结合的恒流控制策略。实验设计了PI闭环控制程序,验证了负载变化时的恒流控制效果。实验表明该控制策略基本实现了无静差、无超调的快速响应控制。     

基于DSP的车载充电机的设计与实现

车载充电机是一种集成于汽车之上的充电装置,使用便捷灵活,不受地点和时间限制。设计了一款基于DSP的电动汽车车载充电机,采用改进的ZVS移相全桥拓扑结构,以DSP芯片MC56F8346作为主控制器的数字控制系统,使用PWM模块非平衡输出方式产生移相PWM信号,通过CAN总线与汽车电池管理系统通信,实现了充电机的全数字化和网络化控制。详细介绍了充电机工作原理、硬件电路结构、移相PWM的实现过程以及软件的设计,研制了样机并给出了实验结果,对设计方案进行了验证。     

磁耦合谐振式无线电能传输电动汽车充电系统研究

为研究电动汽车无线充电系统,解决电动汽车有线充电时的不安全、不便利问题,采用磁耦合谐振式无线电能传输技术,从改进传输线圈结构出发,在传输线圈外侧增加导磁体,将磁通尽可能束缚在两传输线圈之间,减小向外界的泄漏,缩短磁通在空气中的磁路长度,从而有效增强无线电能传输系统的耦合程度,大大增加传输功率,提高低频条件下的传输距离和效率。设计了具有频率自动跟踪控制的12 k W/70 k Hz高效磁耦合谐振式电动汽车无线充电系统,并进行实验研究,得到一系列传输线圈距离和负载阻抗、传输功率及传输效率之间关系的实验数据。特别地,实验结果表明在传输距离0.3 m、输入功率12.6 k W时,谐振频率为72.6 k Hz,传输效率达到94.33%。     

移相全桥PWM控制的薄膜表面处理电源研究

为降低中小功率薄膜表面处理电源成本,提出了一种基于移相全桥脉冲宽度调制(PWM)控制方式的塑料薄膜表面处理电源,在中小功率应用场合可取代传统调压方式的薄膜表面处理电源。采用锁相环技术实现了输出电流的频率跟踪控制和功率开关的零电压开关(ZVS),降低了硬开关造成的电磁干扰(EMI)和尖峰电压。实验结果证明了该控制方法的正确性及可行性。     

Buck-Boost型双半桥DC/DC变换器研究

本文设计了一个应用于光伏系统中的Buck-Boost型双半桥DC/DC变换器,研究一种PWM控制与移相控制结合的充电与供电控制策略:通过移相控制实现光伏电池对负载的供电,通过PWM控制实现光伏电池对蓄电池的充电。最后结合仿真和实验结果,验证了该方案的可行性。     

基于DSP的数字化超音频感应加热电源研究

针对超音频感应加热电源传统移相脉宽调制(PWM)调功控制策略轻载时的缺陷,提出一种将有限双极性PWM法与移相PWM调功相结合的新型功率控制策略,使超音频感应加热电源在轻载条件下实现软开关.同时以TMS320F2812为核心,研究设计了基于DSP的串联谐振式超音频感应加热电源控制系统,实现了整流软启动,死区的动态调整及数字锁相环频率自动跟踪,从而达到提升超音频感应加热电源数字化控制的目的.经实验测试,该系统加热效率高,可靠性好,节能显著,具有很高的实用价值.     

奥运汽车充电机对配网电能质量影响研究

根据奥运电动公交车充电站运行情况,对供电线路进行了相关测试,通过实验方法来研究电动汽车充电机运行对供电系统的影响。在充电过程中,考虑到充电机在不同时刻和不同规模的情况,以及充电机在有源滤波器工作和补偿电容工作等情况对供电系统的影响,实验中采取了随机抽取机组和分时段测试的办法进行了处理;随后在测试的数据中,筛选具有典型特征的谐波信息与国家公布的谐波标准进行了比较,得到了如下结论:奥运汽车充电机充电过程中主要产生奇次谐波;随着谐波次数的增加,各次谐波分量呈减少趋势;充电机在正常稳定运行时,各次谐波的含有量接近一定值。     

智能镍氢充电器的研制

叙述了一种针对标称电压为24V,容量为2．5Ah的镍氢电池组的充电器的实现。该系统摒弃传统的工频变压器,采用TOPSwitch-GX系列单片开关电源芯片,通过PWM的方法实现了对电池组进行不同速率的充电和充电状态的准确控制。     

A highly efficient contactless electrical energy transmission system

This paper proposes a new concept for contactless electrical energy transmission system for an elevator and an automated guided vehicle. The system has rechargeable batteries on the car and electrical energy is supplied at a specific place. When electric power is supplied to the car, it runs automatically and approaches the battery charger. Therefore, a comparatively large gap is needed between the primary transformer at the battery charger and the secondary transformer on the car in order to prevent damage which would be caused by a collision. In this case, a drop of the transformer coupling rate due to the large gap must be prevented. In conventional contactless electrical energy transmission technology, since electric power is received by a pickup coil from a power line, a large‐sized transformer is required. When the distance over which the car runs is long, the copper loss of the line also increases. The developed system adopts a high‐frequency inverter using a soft switching method to miniaturize the transformer. The system has a coupling rate of 0.88 for a transformer gap length of 10 mm and can operate at 91% efficiency. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 148(1): 66–74, 2004; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10290     

纯电动汽车充电机输出阻抗特性

纯电动汽车充电机与汽车动力电池构成级联式供电系统.充电机的输出阻抗是随频率变化的函数,动力电池也在不同频率下表现出不同的阻抗特性.为了在充电过程中充电机与动力电池组成的系统能够稳定工作,必须保证充电机输出阻抗与电池输入阻抗的比值满足奈奎斯特稳定性判据.以纯电动汽车充电机的输出阻抗为研究对象,建立充电机动态线性小信号模型,通过仿真分析输出阻抗特性随直流工作点,输出滤波器等效串联电阻,控制环路特性的变化规律,并用实验证明了理论分析的正确性,为充电机输出输出阻抗的设计提供了依据.     

基于模型参数拟合的锂离子电池充电电源控制性能

随着电动汽车及其相关行业的兴起,对电动汽车用电池充电电源有了较大的需求。区别于传统电源设计,锂离子电池的非线性特性增加了充电电源控制器设计的复杂性。本文根据锂离子电池特性,采用脉冲电流放电法,建立了锂离子电池模型,并对模型参数进行了拟合。进一步分析了带电池负载的充电电源系统小信号模型,在此基础上,根据选择的充电策略,从系统稳定性和纹波要求对充电各阶段控制器参数进行了设计。通过仿真和实验验证,系统控制参数具有较强的鲁棒性,适合锂离子电池充电应用。     

锂离子动力电池无损充电机

锂离子动力电池无损充电机采用整体串联恒流、单体并联恒压的充电方法,对锂离子动力电池实现无损充电,无损的含意有两层,一是充电效率接近100%,充电功率基本无损耗;二是充、放电完全依据电池的特性曲线,电池本身在充、放电过程中完全无损害.该无损充电机免除电池管理系统,仅由简单的电路实现电池系统、充电系统、放电系统和维护管理系...     

纯电动汽车充电机系统稳定性研究

一般纯电动汽车充电机的控制系统基于额定输入电压、充电电流等条件设计,忽略了工作条件变化和元器件寄生参数对系统稳定性的影响.为了保证在充电过程中充电机能够稳定工作和进一步了解充电机系统稳定性的机理,建立基于全桥拓扑结构的纯电动汽车充电机的平均线性小信号模型.依据该线性小信号模型推导出表征充电机特性的关键传递函数.通过MATLAB仿真,研究纯电动汽车充电机在拓扑结构和主要参数确定的情况下,影响其控制环路特性的因素如输入电压、充电电流、输出滤波器等效串联电阻与表征控制环路特性的参数如穿越频率和相位裕度之间的关系,并用实验证明了理论分析的正确性.     

小型风力发电用蓄电池充电器的设计

针对小型风力发电系统中蓄电池充放电过程中的种种问题,提出了一种适合于小型风力发电系统蓄电池充放电控制的方法.基于单片机和DC-DC功率变换器,设计了智能快速充电器,该充电器在风力发电机输出电压波动范围大的情况下,也能对蓄电池合理充电.     

电动汽车交流充电桩谐波分析及谐波抑制研究

交流充电桩是家用电动汽车主要的能源供给设施,利用车载式充电机为动力电池充电。随着电动汽车充电站日益增多,其产生的谐波污染也越来越严重。搭建了单相车载式充电机的完整模型,详细分析了其谐波特点和充电机台数变化对谐波含量的影响。针对充电桩的谐波问题,将有源电力滤波技术应用到交流充电桩中。在所搭建的仿真模型中,针对单相车载式充电机的负载特性,采用传统PI控制与重复控制相结合的复合控制方法,新型交流充电桩有效地抑制了车载式充电器谐波,提高电网侧电能质量。     

基于MSP430铅蓄电池快速充电系统的研究与设计

设计一款铅蓄电池快速充电系统。传统充电技术有着效率低、高功耗、高损害等致命缺点,铅酸蓄电池在应用工程中,对充电技术提出了更高的要求。利用MSP430作为主控制器,采用马斯三定律及马斯的脉冲充放电思想设计,通过外围检测电路对蓄电池实时监测,进而实时调整充电状态以实现充电智能化,弥补了传统充电器不足,大大提高充电效率。与传统铅蓄电池充电器相比较,具有充电速度快、效率高、对电池损害低、可视化、可人机交互、高可控及兼具远程在线管理控制的特点。