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高性能车载充电机硬件电路设计研究论文 电动汽车作为新型代步交通工具车载充电机是其不可缺少的配套充电设备对车载充电机的研究显得尤为重要一款成功的高性能的车载充电机要能抑制谐波、功率因数高、效率高等特点本文根据上述特点设计了一款2kw的车载充电机有源功率因数校正电路（APFC）能有效抑制谐波提高功率因数而软开关技术能有效提高充电机的效率本文将二者结合在一起设计了一款高性能指标的车载充电机并进行了波形测试及实验验证 1车载充电机硬件拓扑结构及原理 1.1APFC拓扑及原理功率 因数校正有多种拓扑电路比如boost、buck、buckfly等电路本文采用BOOST电路拓扑如图1所示因其电流连续、电流波形失真小、输出功率大、储能电感同时具有抑制RFI和EMI噪声的功能状态分析：当S通、VD断时假设此状态持续时间为T1可得到状态方程解得其中为第K时刻的输入电压值当S断、VD通时假设此状态持续时间为t2可得状态方程解得：当S断、VD断时假设此状态持续时间为t3得状态方程由上述公式可知是跟随输入电压变化的半波正弦函数如图2所示其相位基本相同且输入电流波形近乎正弦波所以功率因数接近于1当电感电流临界连续时t3=0可知电感电流的包络线仍为半波正弦函数形式弱电感电流连续则表现为电感电流正弦变化的基波上迭加随斩控频率变化的高频锯齿波锯齿波的幅度与电感量及斩控频率有关 1.2逆变整流拓扑及原理 逆变电路采用副边无源钳位软开关移相全桥拓扑结构如图3所示S1、S3为超前臂S2、S4为滞后臂其软开关的实现超前臂的零电压开关依靠变压器漏感和超前臂的并联电容实现滞后臂的零电流开关通过变压器二次测钳位电容在换相期间钳位电压强迫一次侧电流复位到零实现此种软开关结构所需器件简单不需要额外有源元件等优点 2主回路参数设计 2kw高性能车载充电机的额定输出电压为96V额定电流为20A输入单相交流电160V240V整流后经APFC电路得到400V直流母线电压开关频率fs取50KHZ （1）apfc电感设计 1）输入电流峰值的最大值确定：电感应当在最大电流时避免饱和交流输入电压最小时其峰值能达到最大再考虑到期效率假设为0.92； 2）电感中纹波电流峰峰值一般最大峰峰值可取输入电流的20%； 3）确定输入电压峰值时的最大占空比； 4）电感量的计算：经过试验调整为1mh （2）主变压器的设计 1）选定工作频率在100khz铁氧体磁芯完全能够满足要求； 2）磁芯规格的选择铁芯的窗口面积乘积为：通过查表选择双EE55磁芯式中：V1I1为输入功率；V2I2为输出功率；K0为窗口利用系数一般取0.20.4；Kf为波形系数方波为4； 3）原边绕组匝数选择； 4）副边匝数选择 （3）钳位电容的设计其作用主要有两个：一是钳位整流二极管的电压从而降低二极管的电压应力；二是超前臂关断后钳位电容上的电压反射到原边抵消漏感的能量使得原边电流迅速降低实现滞后臂的零电流开关本文中漏感选择20uh电容上存储的能量为：一次测漏感能量为：为了抵消原边漏感的能量电容上存储的能量要大于漏感存储的能量即整理得：最终经过试验选择容值为200nf 3实验波形及结果分析 蓝色为超前上桥臂驱动波形黄色为超前上DS间波形由上图可知超前臂实现了零电压开通关断；图中红色为滞后下DS间波形紫色为回路电流波形由图可知滞后臂基本实现了零电流开通关断 4结束语 随着电力电子技术的不断发展人们对车载充电机的要求越来越高高频化小型化高效化低谐波车