基于可变直流母线电压车载充电机研究与实现

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1、第50卷第11期电力电子技术Vo1．5O，No．1120l6年11月PowerElectronicsNovember2016基于可变直流母线电压车载充电机的研究与实现王志惠(广州地铁集团运营总部，广东广州510375)摘要：有源功率因数校正(APFC)电路被广泛应用于电网接入设各，全桥LLC谐振变换器以其高效率、全范围软开关、器件电压电流应力小、可升降压和实现宽范围电压输出而应用于大功率场合。对车载充电机使用场合及工作状态进行分析。提出一种基于APFC输出电压可变、后级LLC谐振变换器工作在最大效率点跟踪的方法。制作了两台3．5kW的样机，实验验证了可变母线电压

2、在蓄电池横流区具有较大的系统效率。关键词：变换器：功率因数校正；软开关中图分类号：TM46文献标识码：A文章编号：1000—100X(2016)11-0088-03Research&DevelopmentofElectricVehicle’SBatteryChargingBasedonDCVoltageVariableWithBatteryVoltageWANGZhi．hui(Guan~houMetroGroupoperatingHeadquarters，Guang~hou510375，Ch／na)Abstract：Activepowerfactorcorrec

3、tion(APFC)circuitiswidelyusedinsi,daccessequipment，thefull-bridgeLLCresonantconverterwitllit8highefcieney，fullrangeofsoftswitching，lessvoltageandcurrentstress，canstepupanddowntheoutputvoltage，realizewidevoltageout，andwidelyusedinhishpowerapplications，theapplicationsandworkingconditio

4、nsareanalyzedincarcharger，acorre,ctionmethodofvariableoutputvoltageisputforwardbasedonAPFC，makesthelevelLLCresonantconve~ercanworkatmaximumefciencyp0intmissingtracking，6nrtwo3．5kWprototypecomparedwiththeverificationsystemeficiencygreatlyvariablebusvoltageinthebatteryflowarea．Keywords

5、：converter；powerfactorcorrection；softswitching1引言2拓扑分析车载充电机要求高功率密度、高效率、高功率由于Boost变换器输出电压只能大于输入电因数、低谐波扰动【”，输出电压范围宽【2】。车载充电压。故直流母线电压必须大于交流输入电压的幅机的输入电源是电网提供的交流电，市场上车载值．这是市面上绝大多数带有PFC电路的直流母充电机主流拓扑为前级BoostPFC与后级隔离型线电压都设置为390V或400V的原因。但这样全桥LLC级联的结构【。导致后级变换器功率器件的电压应力大．同时这种拓扑结构具有高的功率因数和效率．但B

6、oost电路的功率器件为硬开关。功率器件的损耗也存在缺点。由于锂电池充电电压范围宽，具有在大。而Buck．Boost变换器，直流母线电压可高于输低压时充电功率大、高压时充电功率小的充电特入电压幅值也可低于输入电压幅值。从而可调节性，这就要求LLC谐振变换器的输出电压范围宽，最优输出电压。减少器件应力和损耗。从而使得其工作频率变化范围宽。这对前级的电2．1LLC谐振变换器特征分析磁干扰设计是一个挑战[4-51。另外较高的PFC母线LLC谐振变换器结构简单，且无需任何辅助电压会增大PFC的开关器件电压应力与损耗。网络就能实现初级开关管和次级整流管的软开为解决上述问题

7、。在此设计了基于Buck．关，因此具有效率高、功率密度大等许多优点。BoostPFC与全桥LLC谐振变换器级联的车载充LLC谐振变流器增益曲线如图1所示。LLC的零电电机样机。与传统的车载充电机比较，实验表明所压开关(zvs)分为两个区域：ZVS区域1，其工作提系统整体效率最优。频率大于谐振频率；ZVS区域2，其工作频率小于谐振频率。为适配锂电池的宽范围端电压，LLC谐振变换器需满足在最低电压与最高电压时都能给定稿日期：2016—07—28作者简介：王志惠(1986一)，女，湖南娄底人，硕士，研究方锂电池充电的要求，故LLC的工作频率会根据蓄向为电力电子与电力传

8、动。电池端电压不同而不同