电动汽车充电柱研制毕设答辩

1、电子信息工程学院电子信息工程学院自动化自动化11031103XXX 00000000XXX 00000000指导老师指导老师:XXX:XXX电动汽车充电柱研制电动汽车充电柱研制本次毕设基本要求n了解目前电动汽车充电柱的发展概况，了解电动汽车充电柱的基本构成和工作原理，学习建模原理和方法，利用仿真软件对建立的电动汽车充电柱模型进行仿真并进行实验研究。1) 研究电动汽车充电柱的基本原理和拓扑结构；2) 了解电动汽车充电柱的国内外发展状况；3) 学习Matlab和Simulink仿真软件；4) 设计一种电动汽车充电柱的充电方案；5）通过计算机仿真，验证方案是否正确。本次毕设的重点研究问题n对比研究各

2、种电动汽车充电柱的拓扑结构和优缺点；n选择一种方案进行电动汽车充电柱的仿真研究。本次毕设重点完成工作n建立电动汽车充电柱的模型；n对建立的模型进行计算机仿真；n分析和比较仿真结果。完成工作介绍n理解学习了电动汽车充电柱的原理和拓扑结构，并比较了各种拓扑结构的优缺点n选择移相全桥ZVS变换器作为拓扑结构n对功率电路和控制电路进行设计n进行MATLAB仿真移相全桥ZVS变换器电网中的三相交流电经过三相整流电路变成高压直流也就是电网中的三相交流电经过三相整流电路变成高压直流也就是VDC，通过变换电路输出平滑的直流电通过变换电路输出平滑的直流电移相全桥变换器的改进n零电压软开关实现n副边占空比丢失n副

3、边整流二极管电压振荡零电压软开关实现n实现 ZVS 软开关，需要有足够的能量来抽走开通前开关管寄生电容的电荷和变压器原边绕组寄生电容的电荷，并给同一桥臂上要关断的开关管寄生电容充电。n当轻载时，由于原边电流Ip 较小，谐振电感Lr 上存储的能量较少，较难实现 ZVS。但是轻载时系统损耗本来就不大，因此只要保证满足一定的负载期望实现 ZVS 即可。副边占空比丢失n由于存在着副边占空比的丢失，为了得到负载上需要的输出电压，只有减小变压器原副边匝比，这样会导致：原边电流增大，需要选用耐流值更高的开关管和耐压值更高的副边整流二极管。抑制副边整流二极管电压振荡n移相全桥变换器的输出整流二极管存在反向恢复

4、的过程，在此过程中，谐振电感 与输出整流二极管的结电容及高频变压器的寄生电容产生谐振，另外高频变压器漏感与整流二极管的结电容也会产生谐振，这些谐振会产生电压振荡，造成很大的电压尖峰，带来额外的电路损耗并增高整流二极管的耐压要求，因此，必须采用必要措施来抑制。抑制副边整流二极管电压振荡n原边加钳位二极管缓冲电路原边加钳位二极管缓冲电路n原边加箝位二极管缓冲电路，分为加在超前桥臂和加在滞后桥臂两种。以加在超前桥臂为例，当变压器不传递能量给副边时，谐振电感Lr上的电能通过DR1反馈给VDC，很快就能得到释放，极大减少了谐振电感Lr与变压器寄生电容及二极管结电容谐振所产生的副边整流桥臂电压振荡尖峰。变

5、换器参数设计n变压器设计n功率元件设计n电感电容设计IGBT管选择n开关管的关断一定要保证即使通过的电流电压很大，也可以保证关断，这也就要求了开关管的耐压值要比起额定电压要大，通过查找IGBT管的相关厂商，我们选择了西门康IGBT模块，型号为SKM300GAR123D/300A/1200V/2U作为移相全桥ZVS变换器的晶体管。它的最大电流通过考验达到300A，限制电压有1200V，符合我们对于IGBT管的要求。副边整流二极管的选择n选取副边二极管上要求二极管在电路工作工程中，可以承受最大的反向电压。n在查找相关厂商的二极管供货上面，我选取了APT公司的APT60D60B型快恢复二极管作为副边

6、整流二极管，它可以承受的最大电压值为600V，最大承受电流值为60A，符合要求。充电柱控制系统设计nTMS320F28335数字信号处理器在处理复杂算法上有着诸多优秀的地方，它最核心的便是芯片内部的浮点运算，在编写复杂控制程序时，减少了在浮点运算方面的工作量，这对于提高程序的简介，使得程序功能更加完善有着无与伦比的地方。这款处理是TI公司生产制造。检测电路设计n检测电路有电流和电压检测电路n主电路在通过输出端口对电动汽车进行充电的过程，需要对其输出量进行实时检测，实时对主电路进行反馈。在完成检测过程中，需要将主电路输出端的输出信号通过采样后送到控制电路，在这过程中，要保证采样的信号尽可能的反应

7、真实的输出信号，所以在采样过程中，要尽量避免干扰。IGBT管驱动电路设计n智能数字芯片对于电路有控制作用，但同时芯片存在不足，由于芯片产生的PWM信号功率较低，无法直接对主电路Q1，Q2，Q3，Q4晶体管实现关断的控制作用，所以我们这里需要在控制电路中加上一个额外的驱动放大电路，来实现对PWM信号功率放大，从而实现对主电路的控制作用。保护电路设计电路对故障源进行检查，对采样信号进电路对故障源进行检查，对采样信号进行收集后传递到逻辑单元中，通过一系行收集后传递到逻辑单元中，通过一系列分析，将信号传递到列分析，将信号传递到DSP中，如果出中，如果出现危险情况，则断开系统电源。现危险情况，则断开系统

8、电源。主电路MATLAB仿真n主电路部分按移向全桥 ZVS电路搭建,Q1 、Q2组成超前桥臂，Q3、Q4组成滞后桥臂，开关管选用 simulink自带 IGBT 模块，并在模块内设定好开关管寄生电容作为谐振电容，。控制采用电压电流双闭环控制，控制电路由电压采集模块、电流采集模块、求差模块及 PI 调节模块组成,所得闭环反馈量返回移相角控制模块以调节开关管的占空比，达到稳定输出的作用。驱动信号仿真结果其中，其中，Pulse1 和和 Pulse2 模块发送占空比为模块发送占空比为 48.8%的的 PWM 波至波至Q1 、Q2驱动，（死区时间设定为驱动，（死区时间设定为 1.2%），再将控制回），再

9、将控制回路的反馈量作为移相角对路的反馈量作为移相角对 Pulse1 和和 Pulse2进行滞后以后送进行滞后以后送至至Q3、Q4驱动，就可以得到前后移相、上下互补的四路开关驱动，就可以得到前后移相、上下互补的四路开关管。管。超前桥臂ZVS仿真结果关断驱动信号时，开关管电压经延时后上升，关断驱动信号时，开关管电压经延时后上升，实现软关断。开通驱动信号之前，开关管两端实现软关断。开通驱动信号之前，开关管两端电压已下降为零，实现零电压开通。电压已下降为零，实现零电压开通。变换器输出电流电压仿真输出电压和输出电流在变换器工作输出电压和输出电流在变换器工作 0.005s 后分别稳定到设定值后分别稳定到设定值 500V 和和 12.5A，说，说明闭环控制环节反馈有效且速度快。明闭环控制环节反馈有效且速度快。总结n最后通过MATLAB仿真，对实验结果进行了分析，设计产生了对电动汽车进行稳定供电的直流电，并对功率电路四桥臂实现零电压开关进行了验证。通过实验结果，验证了本次电动汽