基于LLC变换器的电动汽车充电机设计

动力电池是电动汽车应用的核心技术之一,应用中需要进行充放电管理,充电机可以把交流电转变为直流电,为动力电池补充能量;本文介绍了一种基于LLC变换器的电动汽车充电机设计方法,LLC谐振电路充电机工作在谐振频率,能够实现ZVS和ZCS,降低开关应力,减小了开关损耗,提高了充电效率;通过分析LLC谐振电路的工作特点,研究变换器的参数设计原理,并根据分析,设计了试验样机,进行了试验验证,获得较好的实验效果。     

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。     

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。     

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%。     

电动汽车非车载充电机充电模块的研制

介绍了一种采用LLC串联谐振控制的500 V/25 A电动汽车非车载充电机充电模块的总体设计方案,给出了该充电模块主电路、控制电路等关健电路.阐述了一种解决串联谐振变换器在空载或轻载时输出电压上升的方法,定量地给出了3种不同工作频率下充电模块的输入电压、开关频率以及输出电压等参数之间的关系式.在一台12.5 kW原理样...     

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。     

一种基于数字控制的谐振变换器设计

LLC谐振变换器能以很小的工作频率变化,调节宽范围的输出功率,在全负载变化范围实现功率开关管的零电压开通和零电流关断。此处选取数字信号处理器(DSP)作为控制单元,设计了基于DSP的LLC谐振变换器,并通过分析给出了实现数字PI控制的具体算法和系统软件设计。最后给出了模块样机的实验波形,验证了理论分析的正确性。     

半桥型LLC全碳化硅谐振充电机应用研究

基于碳化硅(SiC)半导体器件的高频特性,详细研究了LLC变换器的原理和特性。首先分析了LLC变换器的主电路结构以及发生谐振的条件,之后详细分析了LLC变换器发生谐振时,开关管的电压电流波形以及输入阻抗,通过对输入阻抗进行分析得到了LLC变换器工作在软开关工况下的条件。最后,对LLC变换器的谐振参数进行选型设计,以此搭建了全SiC LLC变换器充电机实验样机平台,并完成了相关验证性实验。     

宽电压范围LLC变换器混合控制的研究

针对电动汽车充电机宽输出电压范围和转换效率之间的矛盾,探讨了一种LLC变换器的混合控制方案。在高输出电压段采用调频控制,在中输出电压段LLC工作于谐振模式,采用调节母线电压实现充电电压的控制,在低输出电压段采用同时调节频率和移相角的混合控制策略,以达到在宽电压输出范围内均获得较高转换效率的目的。分析了在低输出电压段变频移相混合控制下的连续和断续工作模式,通过时域分析法推导了电压和电流的表达式,求出了保证开关管ZVS 开通的条件。同时控制频率和移相角变量,可显著减小超谐振频率段的开关频率和关断损耗,在保证调压能力的基础上,提高变换器的效率。在7.5 kW LLC变换器试验样机上,验证了该混合控制策略的有效性。     

基于混合控制模式的宽范围LLC谐振变换器设计

为了提升LLC谐振变换器的输入电压范围,提出了一种混合控制的方式来提升LLC谐振变换器电路的增益。将整个控制分为3个模式,分别为全桥模式、半桥模式以及混合模式。在混合模式下,通过PI运算得出半桥LLC谐振变换器和全桥LLC谐振变换器分配的权重,控制信号由数字信号处理器DSP28335发出,让整个电路在控制周期的一定时间内工作在全桥LLC谐振变换器模式,其余时间工作在半桥LLC谐振变换器模式。前期通过分析和仿真,能够确定控制方式的最佳控制方案,最后通过一个输入50～150 V直流、输出12 V/5 A的实验样机,验证了所提控制方式的正确性和合理性。     

基于TMS320F2806的两级式DC/DC变换器

宽输入范围的DC/DC变换器通常采用两级式变换.研究了一种Buck+LLC谐振全桥的两级式变换器及其控制策略,阐述了基于DSP的控制原理和算法,Buck电路占空比调节为主控制环,LLC谐振频率调节为补偿控制环.使用TMS320F2806数字处理芯片进行了系统硬件和软件的设计,试制了一台1.2kW,60～270V输入,2...     

用于车载充电机的谐振变换器及其控制策略研究

对于车载充电机应用,传统频率控制的LLC谐振变换器难以实现宽电压范围,也不利于车载充电机的优化设计。为了解决这些问题,基于一种具有混合整流器的谐振变换器,对其控制策略进行研究以实现宽输出电压。在这种结构中,转换器的副边侧整流二极管与输出滤波电容间的两个辅助开关管反接串联,将整流电路构成全桥-半桥的混合整流器。然后,提出了一种窄频率范围的频率控制和一种定频PWM控制,使得谐振变换器可以实现宽电压范围。与传统频率控制的谐振变换器相比,该转换器有如下优点：宽电压范围、低环流损耗、缩小了频率调节范围。最后,MATLAB/Simulink仿真和实验结果验证了该转换器和控制策略的有效性、可行性。     

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。     

考虑最大输出电压和效率的LLC谐振变流器的设计方法

基于能量守恒法,计算LLC谐振变流器在谐振点处的效率。首先,根据效率的需求对谐振频率和励磁电感进行优化设计。然后,分析谐振电感对最小开关频率和最大输出电压的影响,根据所需最小开关频率和最大输出电压对谐振电感进行优化设计。同时,为了提高谐振参数的设计精度,通过能量法计算变压器的漏感,并将其考虑到谐振电感的设计过程中。为了证实所提出的设计方法,制作一台用于车载充电机的3.3k W LLC谐振变流器的样机,其输出电压范围为230~430V。在全输出电压范围内,样机的效率超过95.9%,峰值效率超过97.5%,实验结果验证了所提出的设计方法可在宽输出电压范围内提高LLC谐振变流器的效率。     

双输出端口LLC电路及其控制技术研究

新能源汽车的车载充电机和DC/DC大多都是独立运行。基于一个变压器控制双输出端口的思想,设计了一种带LLC谐振电路双输出端口的充电机,其包括原边侧转换电路、副边侧第一转换电路、副边侧第二转换电路、以及连接这3个电路的变压器。原边转换电路连接外部电源,副边第一转换电路连接高压电池,副边第二转换电路连接低压负载。通过采样,获得副边第二转换电路的输出电压和输出电流,并与基准值比较和补偿,最终实现控制原边转换电路中开关管的通断时间;采样原边转换电路输出电流,经过零检测计算出过零延时,控制副边第二转换电路中整流开关管的通断时间。基于对该技术的研究,研制了一台6.6kW LLC谐振变换器的样机,并采用双闭环控制策略,仿真与实验结果验证了理论分析的正确性。     

全桥LLC谐振变换器软启动混合控制策略

针对全桥LLC谐振变换器在启动时会产生很大的谐振浪涌电流,探讨了一种在启动的不同阶段实现变占空比和变频的混合控制策略。在分析了谐振电流的启动工作过程和工作轨迹的基础上,介绍了全桥LLC谐振变换器数字软启动控制策略的具体实现方法。以32位DSP芯片为控制核心,搭建了一台400 W的实验样机。实验结果表明,该数字软启动混合控制策略能大幅减小全桥LLC变换器谐振电流浪涌,且性能优于移相软启动控制策略。     

电荷控制LLC谐振变换器分析与设计

针对电压型控制LLC谐振变换器动态响应速度较慢的缺点,研究了基于电荷控制的LLC谐振变换器。与电压型控制LLC谐振变换器相比,电荷控制LLC谐振变换器具有快速的动态响应速度,且无需压控振荡器,简化了控制器的设计。此外,电荷控制LLC谐振变换器还保持了LLC谐振变换器的软开关特性,即初级开关管的零电压导通(ZVS)和整流二极管的零电流关断(ZCS)。详细分析了电荷控制LLC谐振变换器的工作原理及关键参数的设计原则,最后通过实验验证了理论分析的正确性。     

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。