【《某汽车储能式充电桩的变换器设计案例》2300字】

某汽车储能式充电桩的变换器设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u272751变换器 1253831.1PWM的控制原理 114781.2220V三相整流电路 2165181.3250V-300V的升压变换器 242551.3.1升压变压器的原理 299071.3.2250V-330V升压变换器 3314991.4降压变换器 3320571.4.1降压变压器的原理 3287381.4.2310V-250V降压变换器 412431.4.3310V-200V降压变换器 4119391.5双向DC/DC变换器 5103711.6330V直流-220交流三相全桥电压型逆变器 5变换器PWM的控制原理本次设计选用的是脉宽调制方式，PWM脉宽调制的工作基本原理是对于提前设定的参考电压Ut信号与输出电压Uo共同输入误差放大器的正负输入端，经过误差放大器输出的Uw控制信号与锯齿波电压信号进行对比，如果Uw>Ust则输出为较高电压的控制信号，如果Uw<Ust则输出为较低的电压信号，好高电压信号可以使开关管打开，较低的电压信号使得开关管断开，就这样合理适当的控制开关管的导通就可以得到我们自己想要的幅值的电压的平均值。锯齿波的频率影响着开关管的导通与关断的速度。改变Uw的电压值就可以改变占空比，进而改变输出电压的大小。图SEQ图\*ARABIC1PWM控制原理220V三相整流电路如下图10为PWM控制的将220V交流电转化为310V的直流电的三相整流电路的拓扑结构，理想情况下经过整流电路接近380V但是由于线路损耗，最后得到的只有310V，交流电与直流电相互转化的过程，就是利用电力电子器件的可控开关特性，通过PWM的控制策略有序的控制每个桥臂上的开关管的导通状态和关断状态，进而将交流电变为我们想要的直流电的一种电路变换装置。图SEQ图\*ARABIC2220V三相交流整流电路250V-300V的升压变换器升压变压器的原理升压变换器的工作原理是快速控制导通管的导通状态和关断状态，进而改变PWM的方波占空比来实现升压的。当通电的一瞬间，等效电路如图10的（a），初期电感的电流比较小，电压也较小，这时电感的电势小于电容的正极电势，二极管正极的电压小于负极的电压，处于截至状态，所以电流从VT导通，当电感稳态时刻(即0+时刻后)，等效电路如图10（b），之前电容充电储存的能量在此时提供给负载所消耗，导致了电容的电压不断下降，这时二极管处于正向导通状态，从二极管流，VT关断，开始给电容充电同时给负载供电，当电容两端电压高于二极管正极电势时，二极管又截止，然后这样一直重复。在电路达到稳定后，电感的电压在一个周期内的正半轴的面积等于负半轴的面积，也就是说和为零，当开关管处于导通状态的时间段叫做Ton，处于关断状态的时间断叫做为Toff，两个时间段加起来刚好是一个周期。由在一个周期内积分为0即总面积为零0，所以由伏秒平衡原理，可推出升压变换器输入与输出与占空比的关系为：

因为D=(Ton/Ts)，D永远小于1的，所以Uo大于Ud起到升压的作用。(a)VT通态下的等效电路图(b)VT断态下的等效电路图图SEQ图\*ARABIC3开关管切换电路250V-330V升压变换器在本次设计的充电桩中，当在用电高峰期的时侯，需要将充电桩内的安装的储能电池的电量回馈给电网中，来减轻电网的供电压力，储能电池两端的电压为250V，必须将电池的直流电经过升压到330V然后经过桥式逆变电路将直流电转变为220V交流电。图SEQ图\*ARABIC4250V-330V升压变换器降压变换器降压变压器的原理降压变压器首先要让输出的电压有效值要小于输入的电压值，对于降压变压器，它与升压变压器工作原理类似。Buck变换器的工作状态下的电路原理如图12，首先VT开关管开通，等效电路如图12(a)所示，一次侧电源一方面给电感充电，另一方面给电容充电以及给负载供电，当开关管的触发脉冲达到Toff时，开关管处在断开状态后，其工作电路图如图12(b)，电源脱离了电路不能为电路供电，只能靠电感储存的能量释放出来给负载供电，由于开关管打开关断的频率十分的高，所以等不到电感电能释放完就又到了充电时刻，一个周期是非常短的，所以虽然电源不是连续供电的但是负载接受到的电能确实连续的，由伏秒平衡原理最后可推出的降压公式为:UO=D*Ud其中D=(Ton/Ts)，由于D永远小于1，所以整个电路起到一个降压的作用。(a)VT通态下的等效电路图(b)VT断态下的等效电路图图SEQ图\*ARABIC5降压变压器310V-250V降压变换器由于交流电网的220V通过整流后的电压为310V，需要对其降压至250V给充电桩的储能电池充电，其中开关管的开关频率为40KHZ。参数设置完成后，控制开关管的通断就可以实现降压，具体电路如图13。其工作原理就是前边章节所分析的。图SEQ图\*ARABIC6310V-250V降压变换器310V-200V降压变换器从220V交流电整流后，另一条支路是通过310V-200V的降压变换器，经过降压后的电压为200V直流电，给电动汽车的电池快速充电，其中开关管的开关频率仍为40KHZ。具体电路如图14。图SEQ图\*ARABIC7310V-200V降压变换器双向DC/DC变换器310V-250V双向DC/DC变换器是在两个方向情况下都能使用，并且运行方式的功能也不一样，其中正向是从电网到充电桩，其实这里代表的就是一个升压变换器，与众不同之处在于反向相当于一个降压变换器将储能电池放出的高压直流电进一步升高在通过逆变电路转变为高压交流电回馈到电网，起到减小电网的负担。这个双向DC/DC变换器在变换电路中可以充当两个角色。在不改变变化换器端口的前提下，双向DC/DC变换器从两端看进去别是Buck变化器和Boost变换器两种工作状。本次设计由于要变换电压，因此选用双向电压型DC/DC变换器。一般来说现在的新能源轿车的充电电压都在200-500V之间。本次设计需要将310V和250V互转所以需要双向DC/DC变换器。图SEQ图\*ARABIC8双向DC/DC变换器330V直流-220交流三相全桥电压型逆变器逆变变换器就是将一定的直流电转变为另一种交流电的装置，本次设计中需要将330V的交流电逆变为三相交流电网的220V交流电，其中三相SPWM逆变在现在应用中最为广泛非常重要的。因为我国国内输电线路绝大多数都是三相输电线器路，大多数情况下是都需要将直流电转化为三相交流电进而传送到高压电网以供全国各地的用电用户使用。图SEQ图\*ARABIC9330V电压型逆变电路在储能电池回馈点电能给电网时，需要将升压后得到的330V直流电转化为220V交流电，即将直流电转化为三相交流电，其