APFC在電動(dòng)汽車充電機(jī)中的應(yīng)用研究.pdf

1、近年來，隨著電力電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，大量電力電子設(shè)備的接入給電網(wǎng)帶來了一系列嚴(yán)重的問題。電源作為電力電子設(shè)備最重要的組成部分之一，其品質(zhì)的優(yōu)劣對(duì)用電設(shè)備的性能會(huì)產(chǎn)生很大的影響。開關(guān)電源自產(chǎn)生以來，給人們的生活帶來了很大的方便，同時(shí)也因?yàn)樽陨淼姆蔷€性和低功率因數(shù)等特點(diǎn)使電網(wǎng)的諧波污染更加嚴(yán)重。APFC技術(shù)能夠減小輸入電流的諧波含量，提高開關(guān)電源的功率因數(shù)，因此越來越受到人們的重視。APFC技術(shù)的研究有利于推動(dòng)我國開關(guān)電源的全面市場(chǎng)化，以及

2、我國的電力電子器件走向國際。
　　本論文結(jié)合3500W電動(dòng)汽車充電機(jī)項(xiàng)目，研究采用平均電流控制的Boost型APFC電路原理。首先對(duì)電動(dòng)汽車充電機(jī)的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行總體分析，對(duì)前級(jí)APFC的原理與后級(jí)DC/DC級(jí)的原理進(jìn)行詳細(xì)地分析。分析三種常見的電流控制方式，對(duì)其特點(diǎn)和存在的輸出紋波和輸入諧波的問題進(jìn)行研究。對(duì)于DC/DC級(jí)，采用基頻分量法對(duì)LLC諧振變換器建立小信號(hào)模型，得到小信號(hào)模型和直流增益函數(shù)。分析直流增益函數(shù)隨參數(shù)的變化情

3、況，進(jìn)一步研究諧振變換器的參數(shù)設(shè)計(jì)方法。
　　然后對(duì)APFC主電路與控制電路進(jìn)行了大量的參數(shù)計(jì)算，主電路主要是升壓電感、輸出電容、采樣電阻的計(jì)算，控制電路主要是外圍電路、電壓調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)計(jì)算。其中外圍電路又包括前饋濾波電路、振蕩器和峰值限流電路，最后得到完整的仿真電路的參數(shù)。采用SIMetrix/SIMPLIS軟件搭建仿真電路模型并進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果達(dá)到了預(yù)設(shè)定指標(biāo)，表明本文建立的模型的正確性。在初步設(shè)計(jì)參數(shù)的基礎(chǔ)上，

4、分別對(duì)主電路與控制電路進(jìn)行小信號(hào)建模，得到系統(tǒng)完整的小信號(hào)模型。以相角裕度、幅值裕度等指標(biāo)為約束條件，分別選取剪切頻率與紋波增益為目標(biāo)函數(shù)，建立電流環(huán)和電壓環(huán)的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，采用遺傳算法對(duì)電壓環(huán)和電流環(huán)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解。優(yōu)化后的電壓環(huán)與電流環(huán)在穩(wěn)定性方面有了提高，而且電流環(huán)對(duì)噪聲的抑制能力與電壓環(huán)對(duì)紋波的抑制能力都加強(qiáng)了。
　　在此基礎(chǔ)上，搭建了實(shí)驗(yàn)電路并進(jìn)行調(diào)試，主要分析研究了APFC電路實(shí)現(xiàn)過程中出現(xiàn)的各種問題和解決方法，

5、實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路輸出電壓穩(wěn)定在直流400V左右，輸入電流能夠嚴(yán)格跟蹤輸入電壓波形，提高了電路的功率因數(shù)。接著改進(jìn)了主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用結(jié)構(gòu)簡單、升壓比高的帶抽頭電感的Boost型APFC電路，有效地解決了功率開關(guān)管的沖擊電流和二極管的結(jié)溫問題。
　　最后，根據(jù)輸入輸出指標(biāo)對(duì)后級(jí)的LLC諧振變換器的電路參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在SIMetrix仿真軟件中搭建基于芯片UCC25600的仿真模型，驗(yàn)證變換器能夠在輸出200V至50