摘要
近年来，全球能源短缺和环境污染加重，为了解决燃油汽车所带来的能源及环保问题，电动汽车逐渐成为汽车行业发展的首选。车载充电机是电动汽车的重要组成部分，电动汽车通过车载充电机从交流电网中汲取能量，经电能变换后为动力电池充电。传统的车载充电机一般采用单相交流电输入，其充电时间长、输出功率低。为使电动汽车满足不同规格交流电的输入，适用于不同功率场合，本文设计了一种单三相兼容输入的车载充电机。 为了利于车载充电机电路整体的优化设计，本文所提出的单三相兼容式车载充电机结构由前后两级隔离型电路构成，前级在三相六开关式PFC电路拓扑结构的基础上，通过开关通断变为图腾柱PFC电路与Boost电路级联的形式，在单相或三相输入的工况下，前级PFC电路可统一输出700V的直流母线电压。后级为全桥LLC谐振变换器，可获得较宽范围的输出电压为动力电池充电。 针对前级PFC电路，分别对单相和三相输入工况下的电路工作原理进行分析及建模。根据车载充电机的设计指标，对兼容元件输入电感、直流母线电容进行参数设计，确定其最优值以实现同一电路工作于不同输入电压的需求。根据建立的模型以及计算所得主要参数，分别推导出各工况下PFC电路的传递函数，采用双闭环控制策略，实现输入电流与输入电压同相位以及直流母线电压的稳定输出。针对后级全桥LLC谐振变换器，通过基波分析法建立电路的等效模型，推出电压增益函数，并对谐振参数进行设计，使电路实现软开关。通过MATLAB软件搭建整机电路的仿真模型，仿真结果验证了方案的可行性。 依据对系统主要参数和控制策略的分析，试制了一台单三相兼容式车载充电机实验样机。实验测试表明该样机能够实现所提出的功能，实验结果验证了理论分析与拓扑结构设计的正确性。
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