论文部分内容阅读
电动汽车的车载电源电能补给站的配置水平、快速高效充电技术以及车载动力电池能量管理技术都是电动汽车产业发展的瓶颈，因此本文针对电动汽车充电站高频软开关智能充电技术做了深入研究。本文首先阐述了电动汽车充电站站级综合控制与管理系统结构及基本配置，提出并详细阐述了电动汽车充电站三级网络结构；对比分析了相控整流技术和高频开关整流技术，确定了硬件体积小、重量轻、功率变换效率高的高频开关整流技术为技术路线；对比分析了三种常规动力电池特性原理及常规充电方法，确定了恒流、恒压、涓流相结合的智能控制方案为样机充电方案，选择MSP430F149单片机作为控制芯片；阐述了全桥变换器拓扑结构及其工作原理，并对比分析了三种全桥变换器控制方式，确定全桥移相控制方式为样机的全桥功率变换电路的控制方式，采用UCC3895作为移相控制芯片。常规的高频软开关有ZVS（零电压软开关）、ZCS（零电流软开关）和ZVZCS（零电压零电流软开关）三种类型，本文对常规全桥移相ZVS拓扑结构、ZVS实现条件、工作原理及过程进行了详细的论述和公式推导，对ZVS负载范围以及占空比丢失等问题进行了深入的分析和论述。在对ZVS拓扑电路分析综合的基础上，通过大量文献分析，总结了常规全桥移相ZVZCS DC/DC变换拓扑电路的多种变异电路（即原边带有辅助电路或者副边带有辅助电路），综合优化后并根据工程经验，提出了副边带有无源箝位辅助电路和原边附加隔直电容的拓扑结构。最后对副边附加无源箝位辅助电路的全桥移相ZVZCS DC/DC变换拓扑结构、工作原理及过程进行详细的论述，并对电路参数进行准确的推导和计算；结合前面ZVS的分析结果，对其软开关条件、实现范围以及占空比丢失等问题进行了对比分析，确定了副边带有无源箝位辅助电路和原边附加隔直电容的拓扑结构为本文样机设计的理论依据，该拓扑变换电路具有负载范围宽、占空比丢失小、输出控制灵活且精度高、功率变换效率高等优点。最后根据国网公司出台的技术标准，采用模块化设计思想，完成了样机的总体结构、电气系统、功率传送主电路、控制电路的软硬件设计。样机的试验与测试波形及数据表明全桥移相ZVZCS功率变换理论应用于电动汽车充电机中是正确可行的、设计方案与步骤的选择是合理的。