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车载充电器Boost PFC AC/DC变换器设计

2015-07-25 12:21
Hsiao Chen
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  随着能源危机、资源枯竭以及大气污染等危害的加剧,我国已将新能源汽车确立为战略性新兴产业,车载充电器作为电动汽车的重要组成部分,其研究兼具理论研究价值和重要的工程应用价值。采用前级 AC/DC 和后级 DC/DC 相结合的车载充电器结构框图如图1 所示。

  当车载充电器接入电网时,会产生一定的谐波,污染电网,同时影响用电设备的工作稳定性。为了限制谐波量,国际电工委员会制定了用电设备谐波限制标准 IEC61000-3-2,我国也发布了国标GB/T17625。为了符合上述标准,车载充电器必须进行功率因数校正(PFC)。 PFC AC/DC 变换器一方面为后级 DC/DC 系统供电,另一方面为辅助电源供电,其设计的好坏直接影响车载充电器性能。

   电动汽车车载充电器Boost PFC AC/DC变换器设计

  图1 电动汽车车载充电器结构框图

  鉴于纯电动汽车车载充电器对体积、谐波有着苛刻的要求,本设计采用有源功率因数校正(APFC) 技术。APFC 有多种拓扑结构,由于升压式拓扑具有驱动电路简单、PF 值高和具有专门控制芯片的优点,选取Boost拓扑结构的主电路。考虑各种基本控制方式,选取了具有谐波失真小、对噪声不敏感和开关频率固定技术优势的平均电流控制方式。

  本文针对功率为2 kW 的纯电动汽车车载充电器,考虑谐波含量、体积及抗干扰性能等方面的设计需求,重点研究 PFC AC/DC 变换器,包含系统主电路和控制电路设计,并在上述研究的基础上,开展系统仿真和实验测试验证研究,电路图见图2。

   电动汽车车载充电器Boost PFC AC/DC变换器设计

  图2 Boost PFC AC/DC 变换器电路原理图

  1 Boost PFC AC/DC 变换器

  本文针对功率为2 kW 的车载充电器PFC AC/DC 变换器,采用基于 Boost拓扑 的主电路结构,以及连续模式下的平均电流控制控制策略。主电路由整流电路和Boost升压电路构成;控制电路采用电流内环、电压外环的双闭环控制方式,原理框图见图3 。

   电动汽车车载充电器Boost PFC AC/DC变换器设计

  图3 主电路和控制电路原理框图

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