一种宽电压范围充电机混合控制策略

充电机是电动汽车发展的基础设施,LLC变换器因其良好的效率特性在电动汽车充电机中有着广泛的应用,但LLC变换器对电压增益比较敏感,同时电动汽车动力电池组的电压在充电过程中,变化范围很宽,会导致等效充电效率低,充电能耗高。为了解决这个问题,论文基于锂电池的充电特性曲线,以整个充电过程消耗的能量为优化指标,提出了反映充满电池所需要的电量多少的充电机充电效率评估函数。针对宽的电压输出范围和LLC变换器转换效率对电压增益敏感的矛盾,提出了一种三段式混合控制方式,根据不同的输出电压和功率,LLC变换器工作于常规的调频模式、谐振工作模式和超谐振频率谐振模式,达到以最少的耗能充满电动汽车动力电池的效果。通过损耗计算对等效效率与分段参数之间的关系进行了比较分析,对三段式控制器进行了优化设计;最后搭建了10 kW LLC变换器实验样机进行了验证。     

计及DCM的电动汽车充电机LLC谐振变换器参数设计与优化

电动汽车充电技术是促进电动汽车发展与规模化应用的关键。LLC谐振变换器具有效率高、输出电压范围宽、功率大等特点,在电动汽车充电机中得到广泛应用。由于谐振过程十分复杂,通常采用基波等效分析(First Harmonic Approximation,FHA)方法设计LLC谐振变换器。该方法由于没有考虑不连续导通(Discontinuous Conduction Mode,DCM),从而存在较大的误差,并且需要多次反复迭代寻找合适的电路参数。提出了一种计及DCM分析的电动汽车充电机参数设计与优化方法,可以更精确地求解变换器电压增益,并且设计过程不需要迭代。针对某容量3.3 kW、输入400 V、输出250～430 V的LLC谐振变换器进行仿真分析,结果表明,采用所提方法对LLC谐振变换器参数进行优化设计,变换器的效率更高,且电压增益误差比传统方法减小了74.9%。     

LLC全桥变换器电动汽车充电机设计

直流-直流变换器技术是电动汽车充电站的关键技术之一,得到广泛的研究。本文介绍了一种基于LLC谐振变换的全桥直流变换器,分析全桥谐振电路充电机工作的谐振频率,研究能够实现ZVS和ZCS的条件,介绍谐振电感和谐振电容的选择、主变压器的参数设计以及主要器件的参数影响。根据国标设计直流-直流充电机模块,进行试验验证,分析实验效果。     

基于DSP控制的电动汽车充电机模块

针对LLC谐振变换器具有高频化和高转换效率,同时为了减小对电网的污染,以有源功率因数校正(APFC)技术和DSP控制LLC谐振变换器技术为基础,设计了一款电动汽车整车充电机。分析了DSP控制充电机的恒压和恒流控制原理,研制了一台3.3kW电动汽车充电机模块,并通过试验验证了设计的正确性。     

基于SiC器件的星型三相CLLLC谐振变换器研究

电动汽车V2G需要充电机具备双向功率的传输能力,但目前充电机中常用的LLC谐振变换器只能实现单方向的功率传输。为了解决该问题,在此采用星型三相CLLLC谐振变换器作为充电机的DC/DC变换器主拓扑,并对其运行原理和相关特性进行了分析。为进一步提高DC/DC变换器的效率,采用SiC MOSFET作为主开关器件,并设计了一种专门的驱动电路。最后搭建了一台3 kW的三相CLLLC谐振变换器实验样机,实验结果表明所研制的样机可以实现功率的双向流动,峰值效率达到97.6%。     

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。     

一种大功率电动汽车充电机的设计

为了解决电动汽车充电站、路边充电桩、地下车库等场合对大功率电动汽车充电机的需求问题,设计了一种最大输出功率为5 kW、输出电压可调的智能型电动汽车充电机。该充电机整流部分采用三相Vienna整流,DC/DC直流变换电路采用三电平全桥直流变换器,并且根据每一部分的特点和需求设计了合适的控制策略。对充电机各项功能的实现作了分析并对系统参数进行了设计,做了相关试验。试验结果表明,所设计的充电机具有较好的运行性能,效率大于85%,功率因数达到了0.95。     

全桥LLC谐振变换器的轻载时域模型

在此以全桥LLC谐振变换器作为研究对象,根据变换器的实际电压、电流波形,在对其工作模式进行深入分析的基础上,根据各个模式的状态方程及模式间的边界条件,通过时域分析建立了其在轻载情况下的时域模型。基于该模型,推导得到了对LLC谐振变换器设计有重要意义的增益曲线和效率曲线。分析LLC电路在轻载情况下整个工作频段的增益,并与基波近似法(FHA)进行了比较。最后,在20kW电动汽车充电模块电路上对所述时域模型和增益分析进行了实验验证。     

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。     

电动汽车直流充电系统LLC谐振变换器软开关电压边界分析

LLC谐振变换器以其优异的性能被广泛应用于电动汽车直流充电领域。针对电动汽车宽输出电压范围、高转换效率的充电需求,该文对直流充电模块后级全桥LLC谐振变换器软开关运行的输出电压边界进行了分析。零电压开通(ZVS)上边界处,变压器励磁电感参与谐振,其二次侧等效峰值电压与负载电压相等,整流二极管临界导通;ZVS下边界处,谐振电流与谐振腔的输入电压同时过零,LLC谐振变换器运行于临界感性区间。该文利用时域分析法详细分析了变换器ZVS上下边界处的工作状态,计算出变换器软开关运行所允许的输出电压范围,揭示了变换器的软开关特性与工作频率、谐振参数之间的关系,为变换器的参数设计和变频控制提供了理论指导。最后,通过仿真和实验对理论分析进行了验证。