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电动汽车作为一种清洁环保的交通工具,正在逐渐成为汽车行业的发展方向。与此同时,作为电动汽车充电系统中关键设备的车载充电机也得到了广泛的应用。随着电动汽车的普及,对车载充电机提出了小型化、高可靠性、高效率等新的要求。本文以车载充电机为对象,对其总体性能、功率回路以及控制策略展开了研究和设计,主要内容分为以下3个部分:(1)对电动汽车车载充电机的总体性能进行了研究:首先在充电系统结构下分析了各个设备的功能作用以及它们之间的相互关系,给出了本文车载充电机的主要性能指标,然后研究了充电过程中的车桩连接过程以及充电模式,最后对车载充电机的前后级拓扑结构以及控制策略进行了分析讨论,为了满足高效率的要求,选定了无桥图腾柱Boost PFC电路和全桥LLC谐振变换器作为本文车载充电机的主功率回路。(2)对车载充电机的功率回路进行了设计:一方面,研究了图腾柱Boost PFC电路的工作原理和电路中开关管驱动信号占空比的变化规律,并对电路中的输入电感以及输出电容参数进行了计算和对功率器件进行了选型。另一方面,研究了全桥LLC谐振变换器的软开关工作原理,分析了其电压增益函数和输入阻抗特性,并依据其最佳工作区间设计了谐振网络的参数。(3)对车载充电机的控制策略进行了设计:通过建立图腾柱Boost PFC电路的小信号模型,得出了被控对象的传递函数,并设计了双环串联控制结构中的电流环和电压环控制器。根据电池的恒流恒压充电需求,设计了全桥LLC谐振变换器的控制策略,并依据稳定性指标计算了其PI控制器的参数。本文最后分别搭建了图腾柱Boost PFC电路和全桥LLC谐振变换器的Saber仿真模型,并对仿真结果进行了分析。仿真结果表明了基于图腾柱和LLC拓扑的车载充电机满足功率因数、电压纹波以及效率等指标要求,且损耗小,开关频率高,验证了所设计的电路参数和控制策略的有效性,同时验证了本文的车载充电机相比于采用传统拓扑的车载充电机在效率方面有所提升,综合性能更好。此外,本文所采用的参数设计方法更为科学有效,提高了工程应用中的参数匹配效率。