车载辅助电源及其并联均流策略研究

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随着工业发展,石油资源被大量消耗,造成了严重污染。人们环保意识的增强、国际石油市场的动荡以及国家政策的支持,使新能源汽车在近些年有了较大的发展,截至2022年3月底全国新能源汽车保有量达891.5万量,占汽车总数的2.90%。车载辅助电源是实现新能源汽车高压锂电池向低压蓄电池供电的重要器件,需要具有高可靠性、高效率、高功率密度等特点,现已成为电源公司的热门项目之一。车载辅助电源实际上就是DC/DC变换器,本文研究的车载辅助电源基于移相全桥拓扑结构,设计了输入电压400V-730V(DC),输出电压27.5?0.5V(DC),最大输出功率4k W的DC/DC变换器。该DC/DC变换器既可以单模块运行,也可以多模块并联运行。本文说明了选择移相全桥拓扑结构的原因,介绍了移相全桥软开关的工作原理以及常用的多种均流方式。在进行移相全桥软开关工作原理分析时发现电路存在的问题并说明了改进方法。在主电路方面,逆变侧采用零电压开通关断(Zero Voltage Switching,ZVS)的软开关技术,同时使用新型半导体材料Si C MOS管,整流侧采用同步整流技术减少通态损耗。控制芯片采用的是TI公司的UCC28950,可设置多个工作模式提高轻载效率。并联均流采用了平均电流自动均流法,并给出了具体实现方式。本文的研究思路是:根据车载辅助电源的电气指标。首先对移相全桥主电路的主要元器件进行参数计算与选型,包括高频变压器、主功率开关管、输出滤波电容电感、谐振电感、隔直电容等,使用MATLAB?/Simulink?仿真软件验证了主拓扑参数选择的合理性,使变换器具有良好的稳态性能,给出了硬件电路。之后为了保证变换器具有良好的动态性能,设计了该变换器的控制策略,在建立了主电路小信号模型后,设计了补偿电路,对电压环和均流环进行了补偿。最后完成了试验样机的制作,搭建实验平台,得到了实验样机相关测试波形,结合理论与设计要求进行分析。通过启动测试、软开关效果测试、稳态性能、动态性能测试、效率测试、均流效果测试验证了主电路和控制电路设计的合理性。
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