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工信部在2017年的中国汽车产业发展国际论坛上披露,正在研究制定停止生产销售传统能源汽车的时间表,世界的主要国家也发布了各自国家的禁售传统能源汽车的时间表,大多都在2025年到2040年之间。为了代替传统能源汽车的市场,大规模发展新能源汽车已成定局,而随着电动汽车行业的勃勃生机,为电动汽车充电的设备,也就是充电桩设备是必不可少的,而充电桩中的充电模块的性能对电网具有很大的影响,所以提高充电模块的性能指标是非常重要的问题。只有高效率、高功率因数、低THD的充电模块才能给电网带来良好的供电环境,解决功率因数的问题,主要是通过改善输入电压与输入电流的相位来改善功率因数,由此业界提出各种功率因数校正的电路。本文所采用的功率因数校正电路为三相VIENNA整流拓扑结构,这是一款三相三电平Boost型中点箝位电路,具有高功率因数、低THD、功率开关数量少、开关管所承受的电压应力小等特点。充电模块主要由前级三相VIENNA整流电路、后级LLC谐振变换电路组成,本文所研究的主要是前级三相VIENNA整流器电路,主要设计主要包括:(1)三相VIENNA整流器拓扑的原理和主要器件的参数选择。首先介绍几种常用的功率因数校正电路,分析功率因数校正电路的发展过程,并分析各电路的优缺点,在此基础上选择三相VIENNA整流拓扑电路作为功率因数校正主电路,并根据参数设计目标对主电路运行过程进行分析,计算得到电路主要器件的参数。(2)系统功率主电路及控制器设计。根据对充电模块主电路的参数分析,选择出相关电路器件,基于三相VIENNA整流器拓扑设计出功率主电路,同时,设计了辅助电源供电,提供3.3V、5V等电压等级电源,确保为各电路芯片稳定供电,采用高精密集成运放设计出采样调理电路,实现对输入与输出电压、电流的准确采样,为系统闭环控制提供硬件基础。通过建立三相VIENNA整流器的三相静止abc坐标系和dq旋转坐标系下的数学模型,SVPWM调制技术研究三相整流器控制策略,设计出系统控制环路。采用TMS320F28032作为主控芯片设计出控制器电路,并对系统主程序、PWM子程序、定时器子程序等程序设计,完成了系统软件设计。(3)仿真实验与结果分析。根据设计电路、器件参数、控制策略,利用Matlab中的Simulink搭建了系统仿真平台,仿真验证了设计的合理性和有效性。然后制作出主电路、辅助电源、保护电路、IGBT驱动电路、采样电路、控制电路等,搭建了系统实验样机,与后级LLC谐振变换器模块进行了联机调试,验证了设计的合理性和有效性。