【摘 要】
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随着环境污染和能源危机的加剧,电动汽车不断得到普及。直流变换器是电动汽车能源系统的一个重要部分,关系到电动汽车的动力性能与充电性能。本文针对电动汽车场合的高压直流变换系统,进行直流变换器主电路拓扑和控制方式的研究,基于防直通原理生成了无死区拓扑,利用电感电流不能突变的特性,避免了功率管不可靠开关导致的桥臂直通问题,由此确定了原边双绕组耦合拓扑,在此基础上对多绕组变压器进行等效,定量分析了变换器的工
【基金项目】
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国家自然科学基金青年基金项目（项目编号:51607052）,功率匹配型高效无线电能传输系统结构与控制技术研究；
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随着环境污染和能源危机的加剧,电动汽车不断得到普及。直流变换器是电动汽车能源系统的一个重要部分,关系到电动汽车的动力性能与充电性能。本文针对电动汽车场合的高压直流变换系统,进行直流变换器主电路拓扑和控制方式的研究,基于防直通原理生成了无死区拓扑,利用电感电流不能突变的特性,避免了功率管不可靠开关导致的桥臂直通问题,由此确定了原边双绕组耦合拓扑,在此基础上对多绕组变压器进行等效,定量分析了变换器的工作原理,设计了开闭环控制策略,实现了变换器的可靠工作,并通过仿真和实验验证了理论分析。主要研究内容如下:（1）阐述课题的研究背景与意义,介绍了直流变换器在电动汽车中的应用,并且从主电路拓扑和控制方式两个方面介绍了直流变换器的研究现状。（2）研究了电动汽车场合下直流变换器的设计要求,对直流变换器的多种拓扑结构进行了分类,分析各类拓扑的优缺点,并针对新型无死区原边双绕组耦合拓扑结构展开研究,分析了该拓扑的工作原理,进行变压器的等效变换和电路模态分析,并设计合理的补偿方案,通过效率计算分析拓扑的先进性。（3）研究了直流变换器的控制策略和实现的方法,主要针对PWM控制策略和移相控制策略展开研究,并且分别采用开环控制和闭环控制的方式实现变换器的高性能工作。（4）在Matlab/Simulink平台上分别搭建主电路仿真模型、等效电路仿真模型和闭环控制电路仿真模型,进行多组主电路对比仿真分析和动态性能仿真分析,验证理论分析的正确性。（5）设计变换器主电路、驱动电路的主要参数,完成主要元器件的设计和选型,在此基础上搭建实验平台,并进行实验结果分析。经仿真分析和实验结果分析验证可知,原边双绕组拓扑在不同的控制策略和实现方式下均具有较好的静态和动态特性,而且能够避免桥臂直通的问题,可实现无死区控制,具有更高的直流电压利用率,功率管的软开关特性进一步提高了能量传输效率。
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