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电动车铅酸蓄电池充电器研制

作　者: 黎夏
导　师: 徐军明
学　校: 杭州电子科技大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 铅酸蓄电池充电器移相全桥 UCC28950
分类号: TM912
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

为了实现节能减排和缓解石油资源短缺的压力，新能源的开发和利用已经成为全球的主题。能源电池被视为未来的新能源，广泛运用于汽车行业。电动车具有节能和环保的特点，相比于传统燃油车是一个巨大的优势。基于铅蓄电池的充放电特点，分析了当前铅酸蓄电池的充电方法，系统讲解了马斯三定律的原理和快速充电过程中的极化现象。首先，研制了一台240W铅酸蓄电池充电器，采用三阶段充电模式，能够对48V铅蓄电池进行充电。电路采用反激式拓扑结构，详细介绍了主控制电路的工作原理，高频变压器的设计过程和反馈环路的转换过程。然后，为了实现对铅酸蓄电池进行大电流快速充电，研制了一台550W开关电源变换器，可以为单节12V铅蓄电池提供最大45A的充电电流。电路采用全桥拓扑结构，给出了变换器主电路的设计过程，分析了零电压软开关技术在移相全桥电路中的应用，讲解了谐振电路的工作过程，谐振电感和高频变压器的计算方法。制作了变换器的辅助电源，电源最大输出功率为24W，给出了辅助电源的设计过程，对辅助电源进行了线性调整率和负载调整率的测试。其次，重点介绍了变换器的控制电路，采用UCC28950控制芯片，通过调节控制电路的指定参数，设置不同的死区时间和相位，实现系统稳定。另外，对充电器的保护电路、控制电路、温度检测电路进行了参数设计。对电路进行了软件仿真，给出了软件仿真波形图，对理论参数进行演算，逐步完成了充电器的设计，并制作了实验样机。实验测试了电路主功率模块的性能，同时将实验测试结果和理论仿真结果进行了对比分析，并对48V铅酸蓄电池组进行充电实验。实验结果表明，充电器的设计可以达到预期要求。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-13
  1.1 课题研究目的和意义  10
  1.2 充电机国内外发展现状  10-11
  1.3 本文研究内容和安排  11-12
  1.4 本章小结  12-13
第2章动力铅酸蓄电池的充电特性  13-18
  2.1 铅酸蓄电池电池的充电特性  13-15
    2.1.1 电池反应原理  13
    2.1.2 恒电流充电  13-14
    2.1.3 恒电压充电  14
    2.1.4 充电电流对充入电量的影响  14-15
  2.2 快速充电和马斯三定律  15-17
    2.2.1 马斯电池充电定律  15-16
    2.2.2 快速充电的极化现象  16-17
  2.3 本章小结  17-18
第3章制作 240W 铅蓄电池充电器  18-30
  3.1 拓扑结构选择  18-19
  3.2 电路主要参数设计  19-22
    3.2.1 确定输入整流滤波电容和 DC 电压范围  19-20
    3.2.2 变压器参数计算  20-22
  3.3 RCD 箝位电路的重要性  22-25
    3.3.1 箝位电路工作原理  23
    3.3.2 RCD 箝位电路设计  23-24
    3.3.3 确定初级绕组的漏感  24
    3.3.4 确定箝位功耗  24
    3.3.5 确定箝位电阻  24-25
    3.3.6 确定箝位电容  25
    3.3.7 确定阻塞二极管  25
  3.4 反馈环路设计  25-28
  3.5 充电器控制环路设计  28-29
    3.5.1 AP4310 特性描述  28
    3.5.2 三阶段充电方法实现  28-29
  3.6 本章小结  29-30
第4章制作 550W 全桥变换器开关电源实验  30-45
  4.1 稳压电源的技术指标  30
  4.2 充电器硬件电路结构  30-32
    4.2.1 整流滤波电路  30-31
    4.2.2 主功率变换器电路  31-32
  4.3 移相全桥软开关变换器技术  32-36
    4.3.1 移相全桥软开关基本工作原理  33-36
    4.3.2 移相全桥变换器小结  36
  4.4 功率器件参数设计与实现  36-41
    4.4.1 高频变压器设计  36-38
    4.4.2 变压器绕制  38
    4.4.3 谐振电感设计  38-39
    4.4.4 输入滤波电容  39
    4.4.5 输出滤波电感  39
    4.4.6 输出滤波电容  39-40
    4.4.7 吸收回路设计  40
    4.4.8 功率开关管  40-41
  4.5 辅助供电电源设计  41-44
    4.5.1 电路主要参数设计  42-43
    4.5.2 RCD 箝位电路设计  43-44
    4.5.3 反馈电路设计  44
  4.6 本章小结  44-45
第5章 550W 控制电路设计与实现  45-56
  5.1 控制芯片 UCC28950 概述  45-53
    5.1.1 UCC28950 主要电气性能  45
    5.1.2 UCC28950 主要功能  45-52
    5.1.3 UCC28950 输出波形分析  52-53
  5.2 系统控制电路设计  53-55
    5.2.1 输入过流取样电路  53
    5.2.2 输入欠压过压保护电路  53-54
    5.2.3 输出电压取样电路  54
    5.2.4 输出电流采样电路  54-55
    5.2.5 风扇电路设计  55
  5.3 本章小结  55-56
第6章实验结果分析  56-62
  6.1 样机充电装置  56
  6.2 实验波形分析  56-59
  6.3 实验数据分析  59-61
  6.4 本章小结  61-62
第7章结论与展望  62-63
致谢  63-64
参考文献  64-67
附录1  67-68
附录2  68

电动车铅酸蓄电池充电器研制

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