基于全数字控制LLC谐振变换器的电动汽车电池充电器研究-电力电子与电力传动专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 承诺书 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下， 独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明 引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著 作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人 和集体，均已在文中以明确方式标明。 本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印 件，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制 手段保存论文。 (必威体育官网网址的学位论文在解密后适用本承诺书) 作者签名： 日 期： 南京航空航天大学硕士学位论文 摘 要 随着能源和环境问题的日益严重，电动汽车越来越普及，而电动汽车的使用必然需要一台 性能良好，高效可靠的电池充电器。目前，蓄电池的充电方式主要有恒压充电、恒流充电、恒 压恒流充电、脉冲充电等，其中恒压恒流充电方式对电池性能维护最好，不易出现过充、欠充 等问题，因此可以有效延长蓄电池的使用寿命。常见的充电拓扑有正激、Buck、Boost、串联 谐振、并联谐振、串并联谐振等，而半桥 LLC 谐振变换器可以实现全负载和全输入电压范围 内功率开关管的 ZVS，并可通过磁集成技术提高整机的功率密度，具有明显的优势。此外，随 着功率变换器控制技术的迅速发展，数字控制逐渐体现其优势，与传统的模拟控制相比，具有 灵活性高、元器件数量少、成本低、可以实现复杂的控制算法等优点。 论文以最大输出功率 2.2kW 的蓄电池充电器为研究对象，针对高功率密度、高效率、低成 本的设计要求，选择了半桥式 LLC 谐振变换器作为主功率拓扑，并采用全数字控制方式实现 变换器的闭环控制、采样保护、蓄电池充电管理等功能。本文首先介绍了半桥 LLC 谐振变换 器的工作原理及其增益特性，给出了谐振参数对变换器特性的影响，并进行了参数设计；然后 利用扩展函数描述法对半桥 LLC 谐振变换器进行数学建模，并通过频域仿真法验证了数学模 型的准确性；接着基于该数学模型，设计了 PID 补偿器，并分析了数字控制的影响，在离散域 进行了控制器稳定性分析，验证了基于数字控制的环路设计的可靠性与合理性；此外，论文在 Saber 中搭建仿真模型，进行了半桥 LLC 谐振变换器开环、闭环以及环路切换的仿真验证；最 后搭建了一台基于 DSP28027 的样机，完成相关实验验证。 关键词： 半桥 LLC 谐振变换器，软开关，数学建模，数字控制，PID 补偿器 I 基于全数字控制 LLC 谐振变换器的电动汽车电池充电器研究 ABSTRACT With the increasingly serious energy and environmental problems, the electric car has become more and more popular. And thus, a car charger with high performance and reliability has primary importance. At present, the usual ways of charging are constant voltage charging, constant current charging, constant voltage--constant current charge, pulse current charging and so on. And among them, constant voltage--constant current charging is the best way to get better battery performance because of less possibilities of overcharging or undercharging. As a result, the battery may have longer operation life. On the other hand, we have a lot of choice of power topology such as Forward, Buck, Boost, SRC, PRC, SPRC and so on. As LLC resonant converter can realize ZVS in the full range of load and input voltage, it has obvious advantages over the others. Furthermore, with the rapid development of power converter co