電動汽車車載充電器Boost PFC AC/DC變換器設(shè)計

隨著能源危機、資源枯竭以及大氣污染等危害的加劇，我國已將新能源汽車確立為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，車載充電器作為電動汽車的重要組成部分，其研究兼具理論研究價值和重要的工程應(yīng)用價值。采用前級 AC/DC 和后級 DC/DC 相結(jié)合的車載充電器結(jié)構(gòu)框圖如圖1 所示。

當(dāng)車載充電器接入電網(wǎng)時，會產(chǎn)生一定的諧波，污染電網(wǎng)，同時影響用電設(shè)備的工作穩(wěn)定性。為了限制諧波量，國際電工委員會制定了用電設(shè)備諧波限制標(biāo)準(zhǔn)IEC61000-3-2，我國也發(fā)布了國標(biāo)GB/T17625。為了符合上述標(biāo)準(zhǔn)，車載充電器必須進行功率因數(shù)校正(PFC)。 PFC AC/DC 變換器一方面為后級 DC/DC 系統(tǒng)供電，另一方面為輔助電源供電，其設(shè)計的好壞直接影響車載充電器性能。

圖1 電動汽車車載充電器結(jié)構(gòu)框圖

鑒于純電動汽車車載充電器對體積、諧波有著苛刻的要求，本設(shè)計采用有源功率因數(shù)校正(APFC) 技術(shù)。APFC 有多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，由于升壓式拓?fù)渚哂序?qū)動電路簡單、PF 值高和具有專門控制芯片的優(yōu)點，選取Boost拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的主電路?？紤]各種基本控制方式，選取了具有諧波失真小、對噪聲不敏感和開關(guān)頻率固定技術(shù)優(yōu)勢的平均電流控制方式。

本文針對功率為2 kW 的純電動汽車車載充電器，考慮諧波含量、體積及抗干擾性能等方面的設(shè)計需求，重點研究 PFC AC/DC 變換器，包含系統(tǒng)主電路和控制電路設(shè)計，并在上述研究的基礎(chǔ)上，開展系統(tǒng)仿真和實驗測試驗證研究，電路圖見圖2。

圖2 Boost PFC AC/DC 變換器電路原理圖

1 Boost PFC AC/DC 變換器

本文針對功率為2 kW 的車載充電器PFC AC/DC 變換器，采用基于 Boost拓?fù)?的主電路結(jié)構(gòu)，以及連續(xù)模式下的平均電流控制控制策略。主電路由整流電路和Boost升壓電路構(gòu)成;控制電路采用電流內(nèi)環(huán)、電壓外環(huán)的雙閉環(huán)控制方式，原理框圖見圖3 。

圖3 主電路和控制電路原理框圖