電動(dòng)汽車(chē)車(chē)載智能快速充電器的研究與設計

2.2.1 電路主變換拓撲結構的選擇

在開(kāi)關(guān)電源的各種變換拓撲中， 半橋變換以其輸出功率大、結構簡(jiǎn)單、開(kāi)關(guān)器件少、實(shí)現同等功率變換的成本較低且抗磁通不平衡能力強等優(yōu)點(diǎn)，成為該充電器結構設計的首選。半橋電路由兩只數值相等、容量較大的高壓電容器組成一個(gè)分壓電路， 通過(guò)控制一個(gè)橋臂上兩個(gè)開(kāi)關(guān)管交替導通和截止， 在變壓器原邊產(chǎn)生高壓開(kāi)關(guān)脈沖， 從而在副邊感應出交變的方波， 實(shí)現功率轉換。該電路拓撲的一個(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)將變壓器初級側的漏感尖峰電壓鉗位于直流母線(xiàn)電壓， 將漏感存儲的能量歸還到輸入母線(xiàn)， 而不是消耗于電阻元件。

2.2.2 高頻變壓器的設計

由220V 的交流輸入經(jīng)過(guò)前級的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)的設計資料， 具體計算如下：

①初級繞組匝數：

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

②次級繞組匝數：

式中：n 為初級繞組與次級繞組的匝數比; Uout為變壓器副邊輸出電壓; N2 為計算所得次級繞組匝數，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)為南京新康達公司的LP3材料。原邊10匝， 副邊6匝， 采用多根Φ0.55的高強度漆包線(xiàn)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

設計中，采用半橋式拓撲，開(kāi)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(guò)開(kāi)關(guān)管的最大電流值為：

式中： Io 為負載電流; L f 為變壓器原邊漏感。

圖4半橋變換器驅動(dòng)波形的產(chǎn)生示意圖