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作者：

王慧馨

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摘要：

随着世界能源短缺和环境污染日益加剧,电动汽车的发展受到了越来越多的关注.相比于传统的燃油车,电动汽车靠电力驱动,电能是可再生能源,这大大缓解了能源紧缺的现状;此外电动汽车不排放尾气,不会造成空气污染.目前,我国制定了相应的政策鼓励电动汽车的发展,并取得了很大的进展.随着电动汽车的推广和普及,电力电子行业也在迎接新的机遇与挑战.电动汽车车载高压电池组是提供驱动所需电能的主要装置,车载充电机的功能是给高压电池组充电.目前,市面上常用的车载充电机大多是单向的,也就是说能量只能单方向流动,通过电网给车载电池组充电,随着人们使用需求的提高,对双向车载充电机的研究逐渐热门起来.双向充电机即要求能量能够双向流动,除了能够给电池组充电外,还可以在空闲时将电池的能量逆变成220V交流电,实现并网或者为其他设备供电.同单向充电机一样,双向充电机也是由两级电路构成,前级AC/DC,后级DC/DC,两级电路均需要能量双向流动.本文首先调研了常用的双向DC/DC拓扑,分析了不同拓扑的应用场合和各自的优势与不足,最终确定了本文中使用的双向DC/DC拓扑结构,即非对称CLLC双向谐振变换器.然后介绍了此双向DC/DC谐振变换器的工作状态,详细分析了正反向的工作原理以及变换器是如何实现软开关的,重点推导了正反向的电压增益表达式,分析不同的电路参数是如何影响电压增益曲线的并给出了谐振参数的设计指导.接着根据样机的指标要求,设计了谐振槽的谐振参数,确定了谐振电感,谐振电容和励磁电感的值,介绍了变换器元器件选型方法及磁性元件的设计方法,对变换器损耗进行了分析,最后介绍了变换器软件控制方法及控制流程.讲解了双向谐振变换器软件和硬件的设计方法.最后根据之前的设计,制作并调试了一台3.3kW样机,并给出双向谐振变换器的仿真结果和实验结果,详细分析了仿真波形和实验波形.从仿真和实验结果可知,变换器在不同输出电压和负载条件下都可以稳定工作,正反向都可以满足输入输出电压要求,同时给出了正反向的效率曲线,样机正反向最高效率分别为97.8%和98.0%.验证了本文双向谐振变换器的设计方法的可行性.

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关键词：

双向DC/DC谐振变换器；宽范围；数字控制；高效率

学位级别：

硕士

DOI：

CNKI:CDMD:2.1018.086239