基于boost电路车载充电机系统设计

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1、第25卷第2期电子设计工程2017年1月Vol.25No.2EleｃtroniｃDesignEngineeringJan.2017基于boost电路的车载充电机系统设计赵子睿，王艳，刘湘（北京交通大学电气学院，北京100044）摘要：本文以实现车载充电机对电池快速充电为目的，应用简单的boost电路，设计了充电机功率因数校正控制策略，并计算出电路参数，最后研制了一台额定输出功率为８kW的样机，实现了对电池的直流脉冲充电.样机具有性能优良，安全可靠的特点。关键词：车载充电机；boost电路；功率因数校正；直流脉冲充电中图分类号

2、：TN99文献标识码：A文章编号：1６74－６23６（2017）02－0101－04ThedesignofvehiclechargingsystembasedontheboostcircuitZHAOZi-rui，WANGYan，LIUXiang（SchoolofElectricalEngineering，BeijingJiaotongUniversity，Beijing100044，China）Abstract:Thepurposeofthepaperistoaｃhieveon-boardｃhargerofbatteryf

3、astｃharging.Appliedtothesimpleｃirｃuitofboost，thepaperdesignedaｃharagerpowerfaｃtorｃorreｃtionｃontrolstrategy，ｃalｃulatedtheｃirｃuitparameters，finallydevelopedaratedoutputpowerof８kWprototype，andaｃhievedthebatteryDCpulseｃharging.Theprototypehasexｃellentperformanｃe，safean

4、dreliableｃharaｃteristiｃs.Keywords:on-boardｃharger；boostｃirｃuit；powerfaｃtorｃorreｃtion；DCpulseｃharging[5]在能源紧缺和环境污染的巨大压力下，以电力冲击；输出电压高于输入电压峰值，可允许较大范作为驱动系统动力源的电动汽车逐渐替代传统汽车围的输入电压；开关器件的电压应力小于输出电器[６]已成为必然趋势，续航里程是判断电动汽车性能的件选择上成本变低。因此为了使输入电流谐波满足[1]重要指标之一，大容量的电池要想在较短时间内获要求，采

5、用Boost型升压电路，可兼顾功率因数校正[7]得足够的能量需要车载充电机提供，因此，车载充电及升压两种功能，其典型应用如图1所示。[2]机的优良性能决定着电动汽车的续航里程。文中重点分析了车载充电机功率因数校正的原理、主电路设计，最后组装了一台样机，对电池实现了快速平稳充电。实验结果显示该充电策略可实现对电池直流脉冲充电，而直流脉冲充电比较适合锂离子动力电池的充电，它能有效的消除电池极化的[3]影响，提高充电电流和充电效率，实现快速充电。1功率因数校正原理分析图1典型的Boost有源PFC电路2功率因数校正控制策略功率因数

6、校正（PowerFaｃtorCorreｃtion，PFC）可将输入电流波形校正为正弦波或接近正弦波，且使在Boost电路中，流过电感的电流有连续和断续[4]输入电流与输入电压同相位。Boost型电路结构简单，两种不同的形式，因此电流波形的控制也对应两种整流桥输出端接升压电感，升压电感可作为滤波器不同的方法：采用电压跟随器控制电感电流不连续抑制干扰噪声，还可防止电网浪涌电流的高频瞬态的导通模式（DCM）；采用乘法器控制电感电流连续收稿日期：201６－01－22稿件编号：201６01212作者简介：赵子睿（1992—），女，黑龙

7、江齐齐哈尔人，硕士。研究方向：电力电子与电力传动控制、电动汽车充电系统。－101－万方数据《电子设计工程》2017年第2期[８]的导通模式（CCM）。通常在200W以下的场合中3主电路的参数计算与元件选择[9]使用，对于功率在200W以上的场合多采用CCM。CCM的工作机理是：将采样得到的输出电压和输入电流作为反馈量，计算出给定量与反馈量的偏差，通过偏差进行运算进而控制开关管的驱动脉冲，调整[10]其开通和关断的时间。CCM模式下选择平均电流[11]的控制方法，其抗噪能力强。由于输出直接作用于电池充电，因此反馈量修正为输出电

8、流和输入电流。平均电流控制的单相图3主电路接线图Boost型PFC的原理如图2（a）所示。PFC输出电流IoEMI滤波：选择电压220（±15%）V，电流100A和给定电流Iref的误差放大信号与整流电压经采样的滤波模块。可使50Hｚ低频电流流过，而流过高频环节1/K后的值送入乘法器，二者