【摘 要】
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由于电动汽车具有零排放、噪声低、可持续发展的优点,电动汽车行业在国家政策的鼓励下得到了迅速的发展。在越来越多的场合下,车载充电机需要在实现传统充电功能的基础上,还能将锂电池作为储能系统进行反向放电,这种实现功率双向传输的车载充电机具有广泛的应用空间。车载充电机一般由前级PFC电路和后级DC/DC变换器组成。在双向车载充电机中,对后级DC/DC变换器拓扑的研究成为了重点,需要对高效率、高可靠性、高功
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由于电动汽车具有零排放、噪声低、可持续发展的优点,电动汽车行业在国家政策的鼓励下得到了迅速的发展。在越来越多的场合下,车载充电机需要在实现传统充电功能的基础上,还能将锂电池作为储能系统进行反向放电,这种实现功率双向传输的车载充电机具有广泛的应用空间。车载充电机一般由前级PFC电路和后级DC/DC变换器组成。在双向车载充电机中,对后级DC/DC变换器拓扑的研究成为了重点,需要对高效率、高可靠性、高功率密度等要求进行综合考虑。在对双向DC/DC变换器的各种拓扑结构进行了对比之后,最终确认使用双向CLLLC谐振变换器作为DC/DC变换器的拓扑。CLLLC谐振变换器由LLC谐振变换器演变而来,通过在副边增加了LC谐振电路,使之能够实现双向功率的传输,具备双向升降压和软开关的优良特性。本文首先对CLLLC谐振变换器的软开关特性和损耗进行了分析;然后对变换器在次谐振区域、谐振点处、超谐振区域下的工作状态进行了研究,并采用了基波近似法对变换器建立了稳态模型,研究了谐振网络参数的变化对增益特性曲线的影响;最后,对变换器的驱动电路以及正反向运行时在脉冲频率调制下的工作特性进行了仿真分析,给出了变换器系统硬件电路和数字控制完整的设计方案。根据前文的设计,制作并调试了一台3.3k W的实验样机。在正向运行时,输入电压在390V～410V之间,输出电压在250V～420V之间,反向运行与正向运行时的输入输出电压恰好相反。最终实验结果表明:样机正反向运行的峰值效率分别可达97.52%和97.73%,满载效率均大于96%。实验结果验证了本文提出的双向CLLLC谐振变换器设计方法的可行性。
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