【摘 要】
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随着电动汽车和分布式发电技术的不断发展,能实现能量双向流动的车载充电器,已经成为当前电动汽车行业的技术发展方向之一。双向DC-DC变换器家族中的LLC谐振变换器,由于其具有自然软开关的优良特性,能更好满足双向车载充电器高效率和低EMI的技术要求。但传统LLC谐振变换器并不具备反向升压能力,从而限制了双向车载充电器的使用范围。同时输出电流纹波较大,导致输出端需要多个滤波电容,降低了产品的可靠性和功率
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随着电动汽车和分布式发电技术的不断发展,能实现能量双向流动的车载充电器,已经成为当前电动汽车行业的技术发展方向之一。双向DC-DC变换器家族中的LLC谐振变换器,由于其具有自然软开关的优良特性,能更好满足双向车载充电器高效率和低EMI的技术要求。但传统LLC谐振变换器并不具备反向升压能力,从而限制了双向车载充电器的使用范围。同时输出电流纹波较大,导致输出端需要多个滤波电容,降低了产品的可靠性和功率密度。针对以上问题,在经过各种拓扑对比后,本文选用双向CLLC谐振变换器作为基本拓扑。该拓扑在传统LLC谐振变换器的基础上,在副边加入谐振电容,进而实现了软开关条件下的双向升降压。为了降低输出电流纹波,本文将交错并联技术引入到双向CLLC谐振变换器之中,提出了三相星型连接双向CLLC谐振变换器。得益于三相星型连接所具有的自均流能力,该拓扑在继承双向CLLC谐振变换器全部优点的基础上实现了总功率的三相均分,每相开关管电流应力下降为原来的三分之一,有效降低了输出电流纹波。全文具体工作内容如下:首先,本文对单相CLLC谐振变换器的具体工作过程进行了详细介绍,建立了正反向运行时的基波等效模型,并绘制了不同Q值下的稳态增益曲线。然后详细分析了变换器的正反向直流增益,并推导出正向运行时高频点增益小于1,反向运行时高频点增益大于1的增益特性。接着通过分析交错并联方式与输出纹波的关系,以及谐振参数差异对输出纹波的影响,选择了三相星型连接的交错并联方案。最后介绍了三相星型连接双向CLLC谐振变换器的工作过程,并对其进行了参数计算。其次通过分析电路比例系数与直流增益之间的关系,给出了系数取值过程,然后对谐振参数和主电路谐振元件分别进行了计算和设计。然后围绕着控制电路展开设计,逐一完成了对控制芯片的选型,以及采样电路和驱动电路的硬件设计。最后本文根据前面设计出的参数,搭建了Simulink仿真和一台6.6KW实验样机。仿真和实验结果均表明:三相星型连接双向CLLC谐振变换器在正反向运行时都能实现软开关,并且具备反向升压能力,输出电流纹波大幅降低。
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