電動(dòng)汽車車載智能快速充電器的研究與設(shè)計(jì)

2.2.1 電路主變換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇

在開關(guān)電源的各種變換拓?fù)渲校?半橋變換以其輸出功率大、結(jié)構(gòu)簡單、開關(guān)器件少、實(shí)現(xiàn)同等功率變換的成本較低且抗磁通不平衡能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，成為該充電器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的首選。半橋電路由兩只數(shù)值相等、容量較大的高壓電容器組成一個(gè)分壓電路， 通過控制一個(gè)橋臂上兩個(gè)開關(guān)管交替導(dǎo)通和截止， 在變壓器原邊產(chǎn)生高壓開關(guān)脈沖， 從而在副邊感應(yīng)出交變的方波， 實(shí)現(xiàn)功率轉(zhuǎn)換。該電路拓?fù)涞囊粋€(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是阻斷電容C3 的連接使其具有抗磁通不平衡能力， 有效防止磁偏。同時(shí)將變壓器初級(jí)側(cè)的漏感尖峰電壓鉗位于直流母線電壓， 將漏感存儲(chǔ)的能量歸還到輸入母線， 而不是消耗于電阻元件。

2.2.2 高頻變壓器的設(shè)計(jì)

由220V 的交流輸入經(jīng)過前級(jí)的APFC 變換電路后， 得到380V 輸出電壓， 同時(shí)該輸出電壓也是后級(jí)DC-DC變換的輸入電壓。在變壓器的作用下，原邊電壓是190V, 副邊輸出電壓是109V, 參考有關(guān)的設(shè)計(jì)資料， 具體計(jì)算如下：

①初級(jí)繞組匝數(shù)：

式中： D 為變壓器最大占空比; fs 為開關(guān)頻率; N1為初級(jí)繞組匝數(shù); Uin為變壓器初級(jí)輸入電壓幅值;Ton為初級(jí)輸入脈沖電壓寬度。實(shí)際中初級(jí)繞組匝數(shù)取10匝。

②次級(jí)繞組匝數(shù)：

式中：n 為初級(jí)繞組與次級(jí)繞組的匝數(shù)比; Uout為變壓器副邊輸出電壓; N2 為計(jì)算所得次級(jí)繞組匝數(shù)，且該變壓器為中心抽頭型， 實(shí)際中均取為6匝。

實(shí)際中選用軟磁鐵氧體PM87磁芯， 材質(zhì)為南京新康達(dá)公司的LP3材料。原邊10匝， 副邊6匝， 采用多根Φ0.55的高強(qiáng)度漆包線并繞(原邊21根并繞，副邊17根并繞); 繞制工藝采用原副邊交叉繞(兩段式全包)， 可實(shí)現(xiàn)變壓器的緊密耦合， 減小漏感。

2.2.3 半橋變換器功率管的選擇

設(shè)計(jì)中，采用半橋式拓?fù)?，開關(guān)管Q1 和Q2上的電壓即為變換器的輸入電壓，有下式成立：

二極管D2 和D6 上的電壓為：

整流二極管D3 和D5 上的電壓為：

流過開關(guān)管的最大電流值為：

式中： Io 為負(fù)載電流; L f 為變壓器原邊漏感。

圖4半橋變換器驅(qū)動(dòng)波形的產(chǎn)生示意圖