電動汽車用鋰電池充電器

1、本科畢業(yè)設(shè)計（論文）電動汽車用鋰電池充電器馬秋建燕 山 大 學(xué)2015年6月本科畢業(yè)設(shè)計（論文）電動汽車用鋰電池充電器學(xué) 院： 里仁學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 學(xué)生 姓名： 馬秋建 學(xué) 號： 111203032147 指導(dǎo) 教師： 閆朝陽 答辯 日期： 2015.6.23 燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書學(xué)院：里仁學(xué)院 系級教學(xué)單位： 電氣工程系 學(xué)號111203031247學(xué)生姓名馬秋建專 業(yè)班 級應(yīng)電5班11級題目題目名稱電動汽車用鋰電池充電器題目性質(zhì)1.理工類：工程設(shè)計 （ ）；工程技術(shù)實驗研究型（ ）；理論研究型（ ）；計算機(jī)軟件型（ ）；綜合型（ ）。2.文管類（ ）；3.外語

2、類（ ）；4.藝術(shù)類（ ）。題目類型1.畢業(yè)設(shè)計（ ） 2.論文（ ）題目來源科研課題（ ） 生產(chǎn)實際（ ）自選題目（ ） 主要內(nèi)容1、 掌握電動汽車鋰電池的原理和充電特點。2、 實現(xiàn)電動汽車用鋰電池充電器的設(shè)計。3、 認(rèn)真進(jìn)行參數(shù)設(shè)計及仿真實驗工作4、 研究撰寫畢業(yè)論文，繪制相關(guān)工程圖紙基本要求1、 每周定期匯報工作進(jìn)展2、 定期進(jìn)行學(xué)術(shù)探討和交流3、 認(rèn)真查閱資料和參考書籍4、 按照畢業(yè)論文規(guī)范認(rèn)真撰寫畢業(yè)論文5、 按照校院要求繪制各種圖表參考資料IEEE期刊、中文學(xué)術(shù)期刊電力電子技術(shù)鋰電池原理電力電子充電器周 次12周37周810周1115周1617周應(yīng)完成的內(nèi)容查閱資料了解行情針對設(shè)計

3、確定方案分析原理明確特征仿真試驗系統(tǒng)總結(jié)形成論文準(zhǔn)備答辯指導(dǎo)教師：閆朝陽職稱：副教授 2014年12月25日系級教學(xué)單位審批： 年 月 日摘要摘要面對電動汽車的快速發(fā)展，汽車作為一種交通生產(chǎn)工具已經(jīng)成為了現(xiàn)代生活不可缺少的一部分，現(xiàn)在汽車面臨著環(huán)境污染和石油資源減少的嚴(yán)重問題，研究發(fā)展新能源汽車具有重要的科技進(jìn)步意義。面對電動汽車的快速發(fā)展，對于大功率動力電池智能充電的研究顯得愈加重要。在對電動汽車充電器的現(xiàn)狀以及鋰電池特性進(jìn)行研究后，本文采用了恒流、恒壓智能充電方法和全橋變換的主電路拓?fù)洹Ｎ闹惺紫葘χ麟娐愤M(jìn)行了詳細(xì)的參數(shù)設(shè)計以及器件選型，之后進(jìn)行了控制電路的設(shè)計工作，包括驅(qū)動電路、檢測電路、

4、保護(hù)電路等等?？刂撇糠种饕捎秒妷和猸h(huán)電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)PI調(diào)節(jié)器以實現(xiàn)主電路的恒流恒壓輸出。設(shè)計了保護(hù)電路以防止輸入過欠壓以及輸出過流過壓現(xiàn)象的發(fā)生，提高了充電器的智能化。在完成設(shè)計工作之后進(jìn)行了系統(tǒng)仿真實驗，實驗結(jié)果證明了系統(tǒng)設(shè)計的合理性。關(guān)鍵詞電動汽車；充電器；鋰電池；PI；仿真AbstractFaced with the rapid development of electric vehicles, car production tools as a means of transport has become an indispensable part of modern life, a

5、nd now car is facing serious problems of environmental pollution and reduction of oil resources, research and development of new energy vehicles has important significance and technological progress .Faced with the rapid development of electric vehicles, for the study of high-power battery charging

6、intelligent look more important. After the current situation of the electric car charger and lithium battery characteristics research, we use the main circuit topology constant current, constant voltage charging method intelligent and full-bridge transform. Firstly the main circuit parameters in det

7、ail design and component selection, followed by the design of the control circuit includes a driver circuit, a detection circuit, protection circuit, and so on. Control voltage outer part of the main uses of the double-loop PI current loop regulator to achieve constant voltage constant current outpu

8、t of the main circuit. Protection circuitry designed to prevent over-voltage input and output overcurrent and overvoltage phenomenon, improved intelligent charger. After the completion of the design work carried out system simulation experiment results show that the system design is reasonable.Keywo

9、rdsElectric vehicles; charger; lithium battery; PI; simulationI目 錄摘要IAbstractII第1章 緒論11.1 課題背景11.1.1 課題研究意義11.1.2 發(fā)展趨勢11.2 鋰電池簡述21.2.1 鋰電池簡述21.2.2 鋰電池充電原理31.3 蓄電池充電標(biāo)準(zhǔn)51.4 論文的主要研究工作5第2章 充電器主電路設(shè)計72.1 主電路拓?fù)溥x擇72.2 主電路參數(shù)計算82.2.1 輸入整流濾波電路計算82.2.2 高頻變壓器設(shè)計92.2.3 IGBT的選擇112.2.4 輸出高頻電感的設(shè)計112.2.5 輸出濾波電容的設(shè)計112.

10、2.6 隔直電容的選取122.2.7 輸出整流二極管122.3 本章小結(jié)13第3章 控制電路設(shè)計143.1 調(diào)節(jié)器設(shè)計143.1.1 模擬PI153.1.2 充電控制策略163.1.3 閉環(huán)控制173.2 PWM波發(fā)生電路設(shè)計193.3 驅(qū)動電路設(shè)計203.4 檢測電路設(shè)計213.4.1 電壓采集電路213.4.2 電流采集電路223.5 保護(hù)電路設(shè)計233.6本章小結(jié)24第4章 仿真結(jié)果分析264.1 系統(tǒng)仿真264.2 主電路仿真及結(jié)果分析264.3 模擬電壓、電流采集284.4 小結(jié)29結(jié)論30參考文獻(xiàn)31致謝33附錄134附錄238III第1章 緒論 第1章 緒論1.1 課題背景1.1

11、.1 課題研究意義汽車作為一種交通生產(chǎn)工具已經(jīng)成為了現(xiàn)代生活不可缺少的一部分，現(xiàn)在汽車面臨著環(huán)境污染和石油資源減少的嚴(yán)重問題，研究發(fā)展新能源汽車具有重要的科技進(jìn)步意義。為什么我們國家會選擇造價高、充電設(shè)施還不完善的純電動汽車作為新能源汽車的發(fā)展方向呢？曾經(jīng)在新能源汽車方向選擇上，有三個選擇方面，混合動力車、純電動汽車、氫燃料電池車。氫燃料電池車本身也是純電動汽車的一種，而且，氫燃料電動車還存在著安全隱患?；谶@些原因，氫燃料電動車沒有成為新能源汽車的選擇方向?；旌蟿恿?，可以說是純電動汽車和傳統(tǒng)汽車之間的過渡產(chǎn)品，顧名思義，混合動力既可以燒油，又可以電驅(qū)動，而我們的最終目的還是要用電力來解決燃

12、油問題，因此，混合動力車作為純電動汽車的代替產(chǎn)品必將會被純電動汽車所取代。在2009年年底舉行的第八屆中國企業(yè)家領(lǐng)袖年會上，吉利控股集團(tuán)有限公司董事長李書福仍然認(rèn)為電動汽車的商業(yè)化“要到2030年才有可能實現(xiàn)”。這或許從一個側(cè)面證明了純電動汽車商業(yè)化的難度。工業(yè)和信息化部副部長苗圩在1月9日一汽車論壇上也稱，發(fā)展新能源汽車最大的問題就是電池問題?！凹冸妱悠嚨纳虡I(yè)化必須解決兩大問題，其一是購置成本，其二是能源補(bǔ)給便捷?！彼噪妱悠嚨陌踩焖俪潆娪兄匾饬x。1.1.2 發(fā)展趨勢2009年國內(nèi)共計約生產(chǎn)銷售30多萬組電動車用鋰離子電池，其中70%以上出口到歐美地區(qū)，國內(nèi)大約占到15%左右。因配套

13、出口的鋰離子電池充電器在安規(guī)、EMC等方面要求比較高，能真正滿足要求的生產(chǎn)廠家也就2、3家。但隨著國內(nèi)市場的逐步擴(kuò)大，生產(chǎn)鋰離子電池充電器的廠家也在增多，但現(xiàn)在的品質(zhì)狀況并不樂觀，主要表現(xiàn)在以下3個方面：1、在國內(nèi)由于電動車充電器不屬于3C認(rèn)證產(chǎn)品，目前也沒有行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，加上國內(nèi)對充電器管控并不嚴(yán)格，所以國內(nèi)市場使用的充電器跟出口的相比，在價格上便宜許多，但在符合安規(guī)、使用的材料品質(zhì)、EMC等方面還是有很大的差別。2、由于現(xiàn)在好多生產(chǎn)鋰電池充電器的廠家對產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)不夠了解，特別是對一些容易造成安全隱患的指標(biāo)沒能采取有效的控制，所以現(xiàn)在部分充電器還存在比較大的安全隱患。3、目前市場上主要有錳

14、鋰電池和鐵鋰電池兩種，兩種電池的充電器充電模式是一樣的，但充電電壓卻不同。像額定電壓為36V的錳鋰電池的充電電壓為42V，而鐵鋰的充電電壓為43.8V,兩種電池的充電器又沒有進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)范,這樣就有可能造成混用,從而會出現(xiàn)過充或充電不足的現(xiàn)象,甚至出現(xiàn)安全隱患。1.2 鋰電池簡述1.2.1 鋰電池簡述鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。最早出現(xiàn)的鋰電池來自于偉大的發(fā)明家愛迪生，使用以下反應(yīng)：Li+MnO2=LiMnO2該反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)，放電。由于鋰金屬的化學(xué)特性非?；顫姡沟娩嚱饘俚募庸?、保存、使用，對環(huán)境要求非常高，所以鋰電池長期沒有得到應(yīng)用。現(xiàn)在鋰電池已經(jīng)

15、成為了主流。隨著數(shù)碼產(chǎn)品如手機(jī)、筆記本電腦等產(chǎn)品的廣泛使用，鋰離子電池以優(yōu)異的性能在這類產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用，并在近年逐步向其他產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展。1998年，天津電源研究所開始商業(yè)化生產(chǎn)鋰離子電池。習(xí)慣上人們把鋰離子電池也稱為鋰電池，現(xiàn)在鋰離子電池已經(jīng)成為了主流。鋰離子電池主要優(yōu)點表現(xiàn)在：(1)比能量高。具有高儲存能量密度，目前已達(dá)到460-600Wh/kg，是鉛酸電池的約6-7倍；(2)使用壽命長，使用壽命可達(dá)到6年以上，磷酸亞鐵鋰為正極的電池用1CDOD充放，有可以使用10,000次的記錄；(3)額定電壓高（單體工作電壓為3.7V或3.2V），約等于3只鎳鎘或鎳氫充電電池的串聯(lián)電壓，便于組成

16、電池電源組；(4)具備高功率承受力，其中電動汽車用的磷酸亞鐵鋰鋰離子電池可以達(dá)到15-30C充放電的能力，便于高強(qiáng)度的啟動加速；(5)自放電率很低，這是該電池最突出的優(yōu)越性之一；(6)重量輕，相同體積下重量約為鉛酸產(chǎn)品的1/5；(7)高低溫適應(yīng)型強(qiáng)，可以在-20-60的環(huán)境下使用，經(jīng)過工藝上的處理，可以在-45環(huán)境下使用；(8)綠色環(huán)保，不論生產(chǎn)、使用和報廢，都不含有、也不產(chǎn)生任何鉛、汞、鎘等有毒有害重金屬元素和物質(zhì)；(9)生產(chǎn)基本不消耗水，對缺水的我國來說，十分有利1。鋰電池的缺點：(1)鋰原電池均存在安全性差，有發(fā)生爆炸的危險；(2)鈷酸鋰的鋰離子電池不能大電流放電，安全性較差；(3)鋰離

17、子電池均需保護(hù)線路，防止電池被過充過放電；(5)生產(chǎn)要求條件高，成本高。鋰電池廣泛應(yīng)用于水力、火力、風(fēng)力和太陽能電站等儲能電源系統(tǒng)，郵電通訊的不間斷電源，以及電動工具、電動自行車、電動摩托車、電動汽車、軍事裝備、航空航天等多個領(lǐng)域。隨著能源的緊缺和世界的環(huán)保方面的壓力，鋰電現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用于電動車行業(yè)，特別是磷酸鐵鋰材料電池的出現(xiàn)，更推動了鋰電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和應(yīng)用。1.2.2 鋰電池充電原理所謂鋰離子電池是指分別用二個能可逆地嵌入與脫嵌鋰離子的化合物作為正負(fù)極構(gòu)成的二次電池。人們將這種靠鋰離子在正負(fù)極之間的轉(zhuǎn)移來完成電池充放電工作的獨特機(jī)理的鋰離子電池形象地稱為“搖椅式電池”，俗稱“鋰電”。鋰離子

18、電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖1-1所示：圖1-1鋰離子電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖鋰離子電池的額定電壓為3.6V。電池充滿時的電壓（稱為終止充電電壓）一般為4.2V；鋰離子電池終止放電電壓為2.5V。如果鋰離子電池在使用過程中電壓已降到2.5V后還繼續(xù)使用，則稱為過放電，對電池有損害。鋰電池充電原理圖：圖1-2鋰電池充電原理圖其中：Iconst：恒流充電電流；Ipre：預(yù)充電電流；Ifull：充滿判斷電流；Vconst：恒壓充電電壓；Vmin：預(yù)充結(jié)束電壓及短路判斷電壓鋰離子電池比較驕貴。如果不滿足其充電及使用要求，很容易出現(xiàn)爆炸，壽命下降的現(xiàn)象。因為鋰離子電池對溫度、過壓過流及過放電很敏感，所以所有的電池內(nèi)部均集

19、成了熱敏電阻（監(jiān)控充電溫度）及防過壓過流過放電保護(hù)電路。圖一為標(biāo)準(zhǔn)鋰離子電池充電原理曲線，鋰離子電池的充電過程分三個階段：預(yù)充電階段；恒流充電階段；恒壓充電階段。預(yù)充電階段是在電池電壓低于3V時，電池不能承受大電流的充電。這時有必要以小電流對電池進(jìn)行浮充；當(dāng)電池電壓達(dá)到3V時，電池可以承受大電流的充電了。這時應(yīng)以恒定的大電流充電。以使鋰離子快速均勻轉(zhuǎn)移，這個電流值越大，對電池的充滿及壽命越有利；當(dāng)電池電壓達(dá)到4.2V時，達(dá)到了電池承受電壓的極限。這時應(yīng)以4.2V的電壓恒壓充電。這時充電電流逐漸降低。當(dāng)充電電流小于30mA時，電池即充滿了。這時要停止充電。否則，電池因過充而降低壽命。恒壓充電階段

20、要求電壓控制精度為1%，即電壓要控制4.158V4.242V之間2。1.3 蓄電池充電標(biāo)準(zhǔn)目前電動汽車主要采取兩種充電方式，接觸式充電和感應(yīng)式充電，對于這兩種充電方式美國工業(yè)協(xié)會制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，分別為SAEJ-1772和SAEJ-1773來規(guī)范充電系統(tǒng)制造商。圖1-3感應(yīng)充電系統(tǒng)接觸式充電及傳統(tǒng)的插頭式充電方式，這種方式明顯的缺點是導(dǎo)體裸露在外面，存在安全問題。然而感應(yīng)耦合充電方式就避免了導(dǎo)體裸露在外面的缺點，經(jīng)過高頻變壓器組，通過感應(yīng)耦合，無接觸傳遞能量。圖1-3給出了電動汽車感應(yīng)耦合充電系統(tǒng)的簡圖。圖中輸入電網(wǎng)交流電經(jīng)過整流后，通過高頻逆變，通過感應(yīng)耦合器傳輸能量，傳到電動汽車輸入端，在

21、經(jīng)過整流環(huán)節(jié)給電動汽車用電池充電3。感應(yīng)耦合充電方式的優(yōu)點在于在輸入輸出之間加入了隔離，提高了系統(tǒng)的安全性并可提高系統(tǒng)的效率且可設(shè)計成全自動無人看守的智能充電系統(tǒng)。1.4 論文的主要研究工作本課題是針對電動汽車用鋰電池充電器而進(jìn)行的研究，設(shè)計中采用的充電方式為先恒流再恒壓的兩段式充電方式。主電路采用了適用于傳輸大功率的全橋變換器，對應(yīng)于主電路設(shè)計了雙閉環(huán)的控制電路以實現(xiàn)恒流恒壓充電方式。其具體參數(shù)如下：充電對象：100塊鋰電池串聯(lián)，單體標(biāo)稱電壓3.2V，額定容量100AH，充電限制電壓3.8V輸入：AC380V輸出：DC380V電壓紋波：小于0.01恒流值：30A電流紋波：小于0.1電路拓?fù)洌?/p>

22、全橋變換電源功率：11.4KW論文主要工作：1） 主電路設(shè)計以及參數(shù)計算。2） 充電器控制電路包括檢測電路、電壓電流雙閉環(huán)PI調(diào)節(jié)器、PWM波發(fā)生電路的設(shè)計。3） 仿真實驗驗證、實驗結(jié)果分析。40第2章 充電器主電路設(shè)計 第2章 充電器主電路設(shè)計2.1 主電路拓?fù)溥x擇對于本設(shè)計中的充電器，由于其輸出功率較大且輸出電壓較高為380V，考慮用電安全，應(yīng)選用帶隔離的功率變換器，在實際中用于大功率場合的拓?fù)渲饕幸韵聨追N：圖2-1推挽式開關(guān)電源回路圖2-2半橋式開關(guān)電源回路圖2-3全橋式開關(guān)電源回路如上圖所示，實際中常用的帶隔離的變換器主要有以上三種。圖2-1與圖2-2瑣事的推挽式與半橋式變換器所用開

23、關(guān)管的數(shù)量為全橋變換器的一半，而在實際中由于在功率開關(guān)管電壓和電流額定相同時，變換器的輸出功率通常與所用開關(guān)管的數(shù)量成正比，故全橋變換器的輸出功率大，所以在中大功率場合下，眾多DC/DC變換器拓?fù)渲?，?yīng)首選全橋變換器。全橋變換器由四個功率開關(guān)管構(gòu)成，主變壓器只需要一個原邊繞組，通過正、反向電壓得到正反向磁通，變壓器貼心和繞組得到最佳利用，使用效率和功率密度得到提高。全橋變換器所需功率開關(guān)器件的電壓、電流額定值較小，功率變壓器效率較高。因此在本次設(shè)計中選用全橋變換器為功率變換器的主電路。在本設(shè)計中三相電經(jīng)整流橋所產(chǎn)生的電壓輸入至全橋變換器，全橋變換器通過直-交-直變換完成對輸入電壓的變換。高頻變

24、壓器實現(xiàn)對逆變橋的交流輸出的變壓隔離，隨后全波整流電路將變壓器二次側(cè)的交流電蒸餾為直流電再經(jīng)LC濾波后產(chǎn)生充電電源。當(dāng)負(fù)載電流連續(xù)時，其輸出電壓與輸入電壓之比為： (2-1)在設(shè)計中應(yīng)取適當(dāng)?shù)淖儔浩髟边呍驯纫允沟迷谝欢ㄕ伎毡认拗葡碌玫剿璧妮敵鲭妷?。2.2 主電路參數(shù)計算在本設(shè)計中，全橋變換器工作于電流連續(xù)狀態(tài)，綜合考慮開關(guān)損耗及電感體積，開關(guān)管工作頻率設(shè)定為20KHz，及周期為50us死區(qū)設(shè)定為5us。2.2.1 輸入整流濾波電路計算圖2-4主電路輸入濾波電容Cin的選擇是比較關(guān)鍵的，（1）Cin如果太小，直流電壓Vin的脈動就會比較大，為了得到所要求的輸出電壓，需要過大的占空比調(diào)節(jié)范圍

25、和過高的控制閉環(huán)增益。同時，直流電壓Vin的最小值Vinmin也會比較小，要求高頻變壓器的原副邊匝比變小，導(dǎo)致開關(guān)管的電流增大，輸出整流二極管的反向電壓增大。（2）Cin如果太大，其充電電流脈沖寬度變窄，幅值增高，導(dǎo)致輸入功率因數(shù)降低，EMI增加，過高的輸入電流使得輸入整流管和濾波電容的損耗增加。同時電容過大成本也會增加5。選用以下經(jīng)驗算法來計算Cin的容量，已知輸入交流電壓的變換范圍為。頻率為50Hz，步驟如下：(1)即，（2）即（3）整流濾波后直流電壓的最大脈動值： (2-2)（4）整流濾波后直流電壓：即 (2-3) (5)為了保證直流電壓最小值符合要求每個周期中Cin所提供的能量Win約

26、為：，為輸入功率（效率按0.8算）（6）沒半個周期輸入濾波電容所提供的能量為6： (2-4)因此輸入濾波電容容量為： (2-5)2.2.2 高頻變壓器設(shè)計1.變比全橋變換器的電壓增益為： (2-6)上式是不考慮開關(guān)管壓降，副邊整流二極管壓降，輸出電感壓降等，得出的公式。實際工程中，必須考慮。另外，為了提高高頻變壓器的利用率，減小開關(guān)管的電流，降低輸出整流二極管的反向電壓，從而減小損耗和降低成本，高頻變壓器原副邊變比應(yīng)盡可能取的大一些。同時為了在輸入電壓范圍內(nèi)能夠輸出所要求的電壓，變壓器的變比應(yīng)按輸入電壓最低是來選擇。設(shè)副邊最大占空比為0.8，則可計算變壓器副邊最低電壓： (2-7)變壓器原邊輸

27、入最低電壓為435.29V則變壓器變比為實際中匝比取1：1.12.磁芯選擇按功率等級鐵芯材料選非晶納米合金，型號由面積乘積法選取 (2-8)式中AP為鐵心面積乘積，即磁芯窗口面積與磁芯有效截面積的乘積。為變壓器視在功率，即。在這里，（效率按0.8算）為窗口面積使用系數(shù)，此處取0.4。為波形系數(shù)，為開關(guān)工作頻率，這里=20KHz為工作磁通密度，對于鐵基非晶合金，取=0.4T，取為323，X=-0.13則計算可得其容量大于所需AP值并有足夠裕量7。3.計算原副邊匝數(shù)變壓器匝數(shù)由下式確定： (2-9)取25匝。副邊繞組匝數(shù)： (2-10)實際中取為28匝。由以上公式可以看出：假設(shè)輸入電壓和一定，提高

28、工作磁密和開關(guān)頻率，可以使體積重量顯著減小，但值的增加受到材料限制。低的鐵芯損耗可以減低溫度，溫升反過來又影響使用頻率和工作密度的選取。一般來說，開關(guān)電源對材料的主要要求是：盡量低的高頻損耗、足夠高的飽和磁密、高的磁導(dǎo)率、足夠高的居里溫度和好的溫度穩(wěn)定性。2.2.3 IGBT的選擇由前面的討論得知變換器原邊電壓最大值考慮到2倍左右的裕量，可以選擇耐壓值為1200V的IGBT模塊。原邊電流的平均值,原邊電流的峰值最高可能達(dá)到64A，考慮到裕量，選取耐壓值為1200V，最大工作電流為100A8。2.2.4 輸出高頻電感的設(shè)計在工程設(shè)計中，一般選擇輸出濾波電感電流的脈動為最大輸出電流的10%-30%

29、之間，取脈動為最大輸出電流的10%，此電源最大輸出電流為30A，所以。輸出濾波電感可按下式計算：(2-11)其中，為電感兩端電壓的最大值，為開關(guān)管在半個周期內(nèi)的導(dǎo)通時間，為最大輸出電流脈動。 (2-12) (2-13)將相關(guān)數(shù)據(jù)帶入到(2-12)式，可求得。工程上一般取計算值得2倍，實際使用中的為1200的高頻電感，技術(shù)指標(biāo)為電感量L=1200，頻率為，額定電流。2.2.5 輸出濾波電容的設(shè)計為了保持輸出電壓恒定需要在輸出加入濾波電容，設(shè)計輸出電容主要是限制輸出電壓紋波在一定范圍之內(nèi)。輸出濾波電容的計算表達(dá)式為： (2-14)其中，為輸出電感的工作頻率，即為原邊開關(guān)管開關(guān)頻率的二倍。為最大脈動

30、電流，當(dāng)輸出電感為1200時，約為3A設(shè)計電壓紋波為1%一下，所以，將相關(guān)數(shù)據(jù)帶入到（2-14）式計算可得，.而實際上由于影響輸出電壓脈動的主要原因不是開關(guān)頻率造成的脈動，而是有三相不控整流后輸入電壓的300Hz文波造成的，實際中電容采取了由兩個電解電容串聯(lián)的形式，即輸出濾波電容取值為9。2.2.6 隔直電容的選取對于全橋電路來講，在變壓器原邊串聯(lián)隔直電容是為了解決磁通不平衡造成的危害。磁通不平衡是由于變壓器初級的伏秒數(shù)在兩個1/2周期內(nèi)不平衡造成的，當(dāng)磁芯的磁通逐步遠(yuǎn)離磁化曲線原點時，變壓器會進(jìn)入飽和狀態(tài)，使之無法承受電壓，造成開關(guān)管損壞。加入隔直電容后可以防止變壓器直流偏磁，使其工作在磁滯

31、回線原點附近。在實際中為了使隔直電容能夠線性充電可用下式計算： (2-15)副邊濾波電感量為1.2mH，原副邊匝比為1：1.1為了使耦合電容器充電線性，必須很好的選定諧振頻率，一般按下式選定則帶入計算可得： (2-16)此外為防止電容在充電過程中產(chǎn)生過高的EMI和提高輸出功率應(yīng)使電容上的峰值電壓為：電容上的電壓較大，重新選擇隔直電容為則電容上的電壓值 (2-17)在實際使用中為減小ESR采用6個1.5uF的無感CDE電容并聯(lián)得到9。2.2.7 輸出整流二極管本設(shè)計中輸出電流連續(xù)，紋波系數(shù)為0.1，輸出波形為三角波，其平均值為，有效值為,二極管承受的反向最大耐壓為591V考慮二極管反向恢復(fù)特性應(yīng)

32、選用耐壓為1200V等級。2.3 本章小結(jié)本章的主要工作是主電路拓?fù)涞倪x擇和主電路詳細(xì)參數(shù)的計算。通過比較幾種不同的拓?fù)溥x出了適合本設(shè)計的全橋變換器。選擇好拓?fù)漕愋秃?，文章第二?jié)設(shè)計了符合題目要有的并帶有特色的充電器主電路。然后根據(jù)題目要求結(jié)合實際應(yīng)用計算得出主電路各個器件的參數(shù)。主電路設(shè)計基本結(jié)束，接下來下一章主要介紹控制電路的設(shè)計工作。第3章 控制電路設(shè)計 第3章 控制電路設(shè)計本設(shè)計中控制系統(tǒng)主要包括調(diào)節(jié)器電路、保護(hù)電路脈沖發(fā)生電路、驅(qū)動電路、檢測電路。圖3-1所示為系統(tǒng)框圖。圖3-1系統(tǒng)框圖三相交流電經(jīng)過輸入整流濾波得到直流電，再經(jīng)過高頻變換器得到高頻交流電，經(jīng)過高頻變壓器變壓，在經(jīng)過輸

33、出整流濾波得到鋰電池需要的直流電。控制電路通過電壓電流檢測電路，將采樣電壓電流輸入到雙閉環(huán)PI調(diào)節(jié)器。PWM發(fā)生電路將雙閉環(huán)PI調(diào)節(jié)器給出的控制量（模擬量）變換成一定頻率的PWM波，供給M57962以驅(qū)動IGBT。PWM波發(fā)生電路由SG3525構(gòu)成。3.1 調(diào)節(jié)器設(shè)計從四十年代自動控制的誕生到現(xiàn)在，控制理論已經(jīng)由近點控制理論發(fā)展到現(xiàn)代控制理論、智能控制理論等幾個大的發(fā)展階段。在經(jīng)典控制理論中，PI控制是最早發(fā)展起來的控制策略之一，它不僅歷史悠久，而且也是生命力最強(qiáng)的控制方式之一。近些年來，盡管控制理論取得了突破性進(jìn)展，誕生了許多新的概念和設(shè)計方法。但是，與自適應(yīng)控制、模糊控制等現(xiàn)代控制方法相比

34、PI控制仍在工程中廣泛應(yīng)用10。PI調(diào)節(jié)器之所以能夠廣泛、持久的得到應(yīng)用是因為：（1） PI調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)及設(shè)計方法簡單，不需要太多的經(jīng)驗知識，十分適用于工程應(yīng)用；（2） PI調(diào)節(jié)器能夠滿足基本的性能要求，并且PI控制方案并不要求精確的數(shù)學(xué)模型，魯棒性強(qiáng)，即其控制品質(zhì)對被控對象的變化不敏感；（3） PI調(diào)節(jié)器是廣大工程技術(shù)人員所熟悉的，便于使用和調(diào)整；（4） PI調(diào)節(jié)器的少許改進(jìn)往往會獲得明顯的效果。3.1.1 模擬PI在模擬系統(tǒng)中PI調(diào)節(jié)器是一種線性調(diào)節(jié)器，其原理如圖3-2圖3-2 PI調(diào)節(jié)器原理圖帶入，得 (3-1) (3-2) (3-3)令，,得 (3-4)該調(diào)節(jié)器中比例調(diào)節(jié)器的作用是對偏差

35、做出瞬間快速反應(yīng)。偏差一旦產(chǎn)生，調(diào)節(jié)器立即產(chǎn)生控制作用使控制量向偏差見效的方向變化，控制作用的強(qiáng)弱取決于比例系數(shù)。只有當(dāng)偏差存在時，比例調(diào)節(jié)器才有控制量輸出，因此對于大部分控制對象，單用比例調(diào)節(jié)器會產(chǎn)生靜態(tài)誤差。積分調(diào)節(jié)器的作用是把偏差累計的結(jié)果，做為他的輸出。在調(diào)解過程中，只要偏差存在，積分器的輸出就會不斷增大，直至偏差為零，輸出才可能維持某一常量，使系統(tǒng)在設(shè)定值不變的條件下趨于穩(wěn)定。因此他能消除系統(tǒng)輸出的靜差，但也會降低系統(tǒng)的響應(yīng)速度，增加系統(tǒng)的超調(diào)。式3-5的第二項表明，積分常數(shù)越大，積分的累計作用越弱，反之積分作用越強(qiáng)。必須根據(jù)控制的具體要求來選定。增加將減慢消除靜差過程，但可減少超調(diào)

36、，提高穩(wěn)定性11。本設(shè)計中的負(fù)載為電池，充電過程中電池可等效為一個RC串聯(lián)模型，對于本設(shè)計中的控制對象即電池的充電電壓和充電電流主要以穩(wěn)和準(zhǔn)為主，對快速性能要求不高，對該類負(fù)載可采用PI調(diào)節(jié)器即以達(dá)到較好的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能。3.1.2 充電控制策略在本文的設(shè)計中，采用了兩階段充電的方法，綜合了恒流充電和恒壓充電的優(yōu)點。第一階段首先對鋰電池以恒流充電方式充電。為了避免產(chǎn)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)而影響壽命，結(jié)合需要的充電速度，所以應(yīng)對充電電流有一定的限制： (3-5)式中C為鋰電池組的容量為100AH，按0.3倍率充電時選充電電流為I=30A。充電電流I，充電電壓U，電池的電動勢E，整個充電回路的電阻R之間

37、具有以下關(guān)系： (3-6)而且回路電阻R一般保持不變，電池反電動勢E變化極慢，因而對于瞬時值，改變充電電壓U也就改變了充電電流I，若保持電流恒定，隨著充電的繼續(xù)，反電動勢不斷升高，充電電壓也需不斷升高。T1時刻，充電壓升值電池電壓限制值時，電過程進(jìn)入第二階段，即以固定電壓U進(jìn)行恒壓限流充電。隨著充電進(jìn)行充電電流降低至停止電流時，電池已基本充滿，這是充電電源制動停機(jī)完成整個充電過程。圖3-3充電曲線3.1.3 閉環(huán)控制圖3-4雙閉環(huán)PI控制方式框圖控制框圖如圖3-4所示，在在起始充電階段電壓達(dá)不到設(shè)定的恒壓值10電壓環(huán)輸出飽和。該階段僅電流環(huán)工作。充電器在電流調(diào)節(jié)器的作用下恒流充電，充電電壓逐漸

38、上升。隨著充電的進(jìn)行，當(dāng)充電電壓達(dá)到設(shè)定的恒壓值時，電壓外環(huán)調(diào)節(jié)器退出飽和狀態(tài)，此時雙閉環(huán)起作用，電壓外環(huán)的輸出即為電流內(nèi)環(huán)的輸入，電流將跟隨電壓給定，這樣就完成了從恒流充電到恒壓充電的自動轉(zhuǎn)換，并最終實現(xiàn)恒壓充電。此后過程中充電電流不斷減小，當(dāng)控制器檢測到的充電電流小于設(shè)定的停機(jī)電流就會發(fā)出關(guān)斷信號以停機(jī)。本設(shè)計中的雙閉環(huán)PI調(diào)節(jié)器在實現(xiàn)輸出電壓、電流恒定的同時還應(yīng)保證系統(tǒng)能夠工作穩(wěn)定并有良好的靜態(tài)響應(yīng)和動態(tài)響應(yīng)。調(diào)節(jié)器的具體實現(xiàn)由模擬電路搭建而成，具體電路如圖3-5所示圖3-5閉環(huán)控制電路圖3-5中為電壓給定信號，為電流給定信號。外環(huán)為電壓環(huán)，其中V1是由電壓采集電路得到的與電池電壓成比例

39、的電壓量。電壓外環(huán)的比放大系數(shù)為，積分時間常數(shù)為，根據(jù)調(diào)節(jié)器的電阻、和電容計算公式如下： (3-7) (3-8)在本設(shè)計中由于要實現(xiàn)先恒流再恒壓的充電模式，在充電初始階段電池組虧電的比較嚴(yán)重其電壓較低，電池電壓經(jīng)采集電路進(jìn)入電壓環(huán)，在設(shè)計時有意將電壓環(huán)的時間常數(shù)設(shè)計的較小，以使得當(dāng)檢測到的電池電壓小于設(shè)定的閥值電壓時電壓環(huán)保和，輸出限幅值，使得此時僅電流環(huán)起作用，此時調(diào)節(jié)圖中電位器RP4即可調(diào)節(jié)輸出電流大小。電流內(nèi)環(huán)的電流反饋量經(jīng)過比例環(huán)節(jié)送入電流PI調(diào)節(jié)器。其中是檢測電路中與充電電流相對應(yīng)的檢測電流，電流環(huán)的比例放大系數(shù)為，積分時間常數(shù)為，根據(jù)調(diào)節(jié)器的電阻、和電容計算得出，公式如下： (3-

40、9) (3-10)在設(shè)計時將電流環(huán)的時間常數(shù)設(shè)置的大一些，以使得在橫流階段不易導(dǎo)致電流環(huán)飽和。隨著充電過程的進(jìn)行，當(dāng)電池的電壓達(dá)到所設(shè)定的閥值是，電壓環(huán)將退出飽和，電流環(huán)將跟隨電壓環(huán)的變化最終達(dá)到輸出電壓穩(wěn)定的效果。電壓環(huán)參數(shù)選取：電流環(huán)參數(shù)選?。?.2 PWM波發(fā)生電路設(shè)計本設(shè)計中的PWM電路是將雙閉環(huán)PI調(diào)節(jié)器給出的控制量變換成對應(yīng)的頻率一定、脈沖寬度控制量變化的PWM信號，供給M579262以驅(qū)動IGBT。PWM波發(fā)生電路由SG3525構(gòu)成，SG3525為電流控制型芯片，可輸出兩路PWM信號以驅(qū)動全橋中的兩對對管，具有200mA的輸出，其中輸出的的兩路PWM信號之間的死區(qū)可以通過外界電阻

41、電容來調(diào)節(jié)。此外，SG3525內(nèi)部集成了軟啟動電路，接入端（引腳8）上通常接一個軟啟動電容。上電過程中，該電容由內(nèi)部5V基準(zhǔn)電壓的恒流源充電，使占空比由小到大變化，SG3525的10引腳用于保護(hù)作用，在電路發(fā)生故障時可將10引腳電平拉高關(guān)斷輸出PWM信號。圖3-6SG3525外圍電路圖在本設(shè)計中變換器的工作頻率設(shè)定為20KHz，周期為50us，設(shè)定上下橋臂PWM信號之間死區(qū)為5us，則輸出PWM信號的最大導(dǎo)通時間為20us，SG3525輸出的PWM信號頻率由外接電阻、電容決定，且滿足： (3-11)其中,為輸出的PWM信號最大導(dǎo)通時間此處設(shè)為20us，為兩路PWM信號之間的死區(qū)時間此處為5us

42、。選擇本設(shè)計中SG3525內(nèi)部的誤差放大器接作射極跟隨器接收外部PI的輸出值并將其與內(nèi)部的鋸齒波相比較以產(chǎn)生PWM信號以實現(xiàn)恒流或恒壓，10腳(VSHUTDOWN腳)接受保護(hù)電路的信號以及時關(guān)斷PWM信號來保護(hù)主電路器件，8腳接一10UF的電容以實現(xiàn)軟啟動12。3.3 驅(qū)動電路設(shè)計在電力電子系統(tǒng)中，設(shè)計IGBT的驅(qū)動電路和保護(hù)電路是應(yīng)用的關(guān)鍵。IGBT柵極驅(qū)動電路應(yīng)具備如下基本功能:(1)提供足夠的柵極電壓來開通IGBT并在開通期間保持這個電壓;(2)在最初開通階段，提供足夠的柵極驅(qū)動電流來減少開通損耗和保證IGBT的開通速度;(3)在關(guān)斷期間，提供一個反向偏置電壓來提高IGBT抗暫態(tài)的能力和

43、抗EMI噪聲的能力并減少關(guān)斷損耗;C4)在IGBT功率電路和控制電路之間提供電氣隔離。對IGBT逆變器，一般要求的電氣隔離為2500V以上;5)在短路故障發(fā)生時，驅(qū)動電路會通過合理的柵極電壓動作進(jìn)行IGBT保護(hù)，并發(fā)出故障信號到控制系統(tǒng)。圖3.6為本設(shè)計中由M57962所構(gòu)成的驅(qū)動電路。如圖3.6所示SG3525輸出的PWM信號經(jīng)R14,R13輸入至M57962的14與13腳;由開關(guān)電源輸出的24VDC給驅(qū)動系統(tǒng)供電，經(jīng)15V穩(wěn)壓二極管D1和電阻R1分別給電解電容C1分壓15V、C2分壓9V。當(dāng)M57962內(nèi)開關(guān)管T1導(dǎo)通、T2關(guān)斷時，C1通過T1、R2給IGBT的G、E間加+15V電壓;當(dāng)T

44、1關(guān)斷、T2導(dǎo)通，C2通過T2、R2、D8給IGBT的G、E間加-9V電壓。由此實現(xiàn)了僅用單極性電源供電就可為IGBT提供正負(fù)偏壓驅(qū)動，簡化了驅(qū)動電源。圖3-7中C1、C2的主要作用就是提供IGBT柵極驅(qū)動所需圖3-7M57962應(yīng)用電路的高脈沖電流，對于絕大部分的電路，電容器的容量為47uf即可;此外M57962的1腳為檢測端，通過檢測1腳上的電壓來判斷IGBT是否過流，當(dāng)IGBT發(fā)生過流時1腳電壓大于內(nèi)部設(shè)定值，M57962發(fā)出關(guān)斷信號使IGBT停止工作，同時8腳輸出低電平將故障信號送至控制電路13。3.4 檢測電路設(shè)計充電器在運行過程中需要檢測輸入側(cè)電壓、電池組充電電壓、充電電流。輸入側(cè)

45、電壓的檢測是為了進(jìn)行輸入側(cè)過欠壓保護(hù);采集電池組電壓和電流是為了生成調(diào)節(jié)器所需的反饋信號和輸出過壓過流信號。為了在主電路與控制電路之間有效隔離，電壓檢測電路由光耦元件構(gòu)成，電流檢測電路主要由霍爾傳感器構(gòu)成。3.4.1 電壓采集電路使用電壓傳感器時只需要在電壓傳感器的原邊按照額定輸入電流選取合適的采樣電阻，就能把被測的電壓信號轉(zhuǎn)換成了電流信號。傳感器的次級使用一個采樣電阻，再把電流信號轉(zhuǎn)換成低電壓信號給檢測電路。圖3-8是整個采樣電路的原理圖。在此以輸出充電電壓最高來計算采樣電阻，電壓傳感器的額定輸入電流，根據(jù)現(xiàn)實情況，選擇采樣電阻為以使傳感器工作在接近額定狀態(tài)下，則輸入電流和電阻上消耗的功率為

46、： (3-12) (3-13)因此在這里使用了4只39K/2W的繞線電阻2并2串，每只電阻消耗的功率為0.925W。圖3-8電壓采集電路傳感器的次級輸出側(cè)用1只的電阻將電流信號再轉(zhuǎn)換成電壓信號，最大輸出25mA將得到4.87V的電壓信號。運算放大器LM324當(dāng)作電壓跟隨器使用，輸出電壓與輸入電壓同相，利用其輸入阻抗高、輸出阻抗低的特性作為緩沖電路。電壓信號從電壓跟隨器輸出之后再經(jīng)過一個濾波環(huán)節(jié)送到后面的電路。被測電壓與采樣電路輸出的電壓信號之間的關(guān)系為380V: 4.87V。輸入側(cè)電壓的檢測電路與電池電壓檢測電路類似，僅需原邊采樣電阻選不同阻值。被測電壓與采樣電路輸出的電壓信號之間的關(guān)系為54

47、0V:5.9V。3.4.2 電流采集電路主電路中輸出濾波電容和電池組之間的連線從電流傳感器穿過，電流從傳感器穿芯孔中穿入，即可從輸出端子得到與被測電流對應(yīng)的電流。然后將這個電流信號送回控制電路，按圖3-9電路處理。其中R301是采樣電阻為，將其轉(zhuǎn)換為電壓信號，經(jīng)比例運算后經(jīng)RC濾波后送至電流環(huán)進(jìn)行PI運算14。圖3-9電流采集電路3.5 保護(hù)電路設(shè)計鋰離子蓄電池對充電電壓有著嚴(yán)格要求，在充電過程中若有電池電壓超過最大值則電池會發(fā)生過熱，嚴(yán)重時甚至?xí)?，因此對鋰電池組設(shè)置過壓保護(hù)是極有必要的，此外由于充電器功率較大在電網(wǎng)不穩(wěn)定時輸入電壓可能過高或過低以致影響電路正常工作，因此還應(yīng)設(shè)置輸入過欠壓

48、保護(hù)電路。在充電過程中若出現(xiàn)輸出過流的現(xiàn)象則一方面可能導(dǎo)致電感磁飽和，另一方面過大的沖擊電流對電池充電會使得發(fā)熱比較嚴(yán)重。在SG3525的10腳施加一持續(xù)的高電平即可關(guān)斷輸出的PWM波，設(shè)計中利用該引腳功能以實現(xiàn)保護(hù)。在本設(shè)計中當(dāng)出現(xiàn)上述故障時，通過比較器的動作來輸出一高電平至SG3525的10腳，當(dāng)發(fā)生過流過壓保護(hù)時，由于可能會引起較嚴(yán)重的后果，因此發(fā)生該類故障時應(yīng)將故障信號鎖存，待停機(jī)后仔細(xì)分析。圖3-10輸入欠壓保護(hù)電路圖3-11輸入過壓保護(hù)電路圖3-12輸出過流保護(hù)電路圖3-10所示為輸入欠壓保護(hù)電路，電壓采集電路將采集到的輸入電壓轉(zhuǎn)換為對應(yīng)成比例的小信號電壓并與基準(zhǔn)電壓相比較，當(dāng)輸入

49、電壓大于設(shè)定值時比較器輸出低電平信號，電路正常工作;當(dāng)輸入電壓小于設(shè)定值時比較器輸出高電平信號，欠壓保護(hù)動作，將此高電平信號送到SG3525的10腳即VSHUTDOWN封鎖PWM信號。圖3-11所示為過壓保護(hù)電路，原理與欠壓保護(hù)電路相同，當(dāng)發(fā)生輸入過壓時將輸出一高電平信號以封鎖PWM信號。為了避免在故障臨界處發(fā)生振蕩，影響系統(tǒng)穩(wěn)定，所以保護(hù)電路中采用了遲滯比較器產(chǎn)生滯環(huán)，避免了臨界振蕩的發(fā)生。圖3-12所示為過流保護(hù)電路。當(dāng)電路出現(xiàn)短路或其它異常情況時，電流會迅速增大造成器件損壞，這時需迅速切斷斬波電路，以保護(hù)系統(tǒng)的安全。由于過流故障危險，因此當(dāng)發(fā)生過流時過流信號應(yīng)經(jīng)鎖存器鎖存然后過流保護(hù)動作

50、以徹底封死輸出PWM波，直至故障解除并復(fù)位以后電路才一能正常工作15。3.6本章小結(jié)本章的主要工作是控制電路的設(shè)計以及充電策略的設(shè)計。通過流程圖介紹了充電器的控制策略，PI調(diào)節(jié)器組成雙閉環(huán)，SG3525為PWN生成芯片，M57962為驅(qū)動芯片。工作流程如下，首先由電壓電流檢測電路得到與輸出電壓電流成比例的較小的電壓電流。以檢測電壓電流電路的輸出為PI調(diào)節(jié)器的輸入，經(jīng)過雙閉環(huán)PI調(diào)節(jié)器，輸入到SG3525的輸入端，SG3525生成兩路PWM波，兩路PWM波通過M57962分別驅(qū)動單相全橋逆變的兩個橋臂來驅(qū)動逆變器，完成閉環(huán)控制功能。第4章仿真結(jié)果分析 第4章 仿真結(jié)果分析4.1 系統(tǒng)仿真至此，本

51、文已完成系統(tǒng)的主電路、控制電路的設(shè)計工作，接下來應(yīng)用MATLAB仿真來驗證充電器的可行性。由于直接系統(tǒng)仿真時，各個模塊之間互相關(guān)聯(lián)影響，計算值與實際值存在偏差，很難直接完成系統(tǒng)整體仿真。當(dāng)仿真波形存在偏差時也不容易找到問題的根源。所以先進(jìn)行分部仿真，把系統(tǒng)分成幾個小的模塊仿真，當(dāng)每個模塊仿真完成后再把各個模塊連接到一起進(jìn)行整體仿真16。4.2 主電路仿真及結(jié)果分析圖4-1為仿真電路，380V三相交流電輸入，經(jīng)三相不控整流得到直流電輸出，然后經(jīng)過單相逆變的到單相交流電，在經(jīng)過單相整流得到穩(wěn)定的直流輸出。圖4-2為模擬PWM發(fā)生器設(shè)計。圖4-3為三相不控整流輸出波形，輸出波形約為514V符合要求。

52、其中仿真調(diào)試參數(shù)為電源相電壓380V，輸入濾波電容Cin=0.0023F。圖4-4為單相逆變輸出波形，其中仿真參數(shù)隔直電容Cg=6.4uF。圖4-5為恒壓充電電壓波形，圖4-6為恒流充電電流波形。其中仿真參數(shù)高頻電感L0=1200uH，濾波電容C0=110Uf。圖4-1仿真電路 圖4-2模擬PWM發(fā)生器圖4-3三相不控整流波形圖4-4單相逆變波形圖4-3為380V交流電經(jīng)過三相不控整流后得到的直流電輸入，Ud=2.34U0由圖可見輸入整流波形良好。圖4-4所示為輸出為380VDC時變壓器原邊輸入電壓波形由圖可見，輸入波形良好，且關(guān)斷時的尖峰較小不會對IGBT造成關(guān)斷擊穿威脅。圖4-5所示為變壓

53、器副邊電壓，電壓波形中的較大尖峰主要是由二極管的反向恢復(fù)特性所造成的，適當(dāng)調(diào)整緩沖電路參數(shù)可減小電壓尖峰。圖4-6所示為輸出電壓波形，其值大小380V。圖4-5變壓器副邊電壓波形圖4-6恒壓充電電壓波形圖4-7恒流充電電流波形4.3 模擬電壓、電流采集由于充電器系統(tǒng)的閉環(huán)是由電壓、電流采集電路，PI比較器，芯片SG3525,芯片M57962實現(xiàn)的，用仿真方法驗證其可行性比較困難尚未完成，只有用簡單的模擬驅(qū)動電路和電壓電流采集電路的功能。下圖即為電壓、電流采集波形。圖4-8電壓采集波形圖4-9電流采集波形圖4-10PWM波4.4小結(jié)在前幾章設(shè)計工作結(jié)束后，本章節(jié)使用MATLAB對電路進(jìn)行了仿真實驗，其中單相不可控整流電路，單相逆變器，單相整流三部分單獨仿真，使用電壓源，電阻等元件模擬每個模塊前后所連接的電路。將三個仿真波形良好的電路結(jié)合起來，組成主電路，對模塊里的各項參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以達(dá)到比較優(yōu)化的輸出效果。仿真過程中遇到各種各樣的困難，通過查閱仿真資料、向老師同學(xué)求教，學(xué)會了很多關(guān)于仿真的的知識。完成了基本仿真工作，證明了本設(shè)計的可行性。結(jié)論 結(jié)論本文針對電動汽車用用鋰電池充電器進(jìn)行了研究，完成了硬件設(shè)計和仿真工作