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基于TMS320F2812的电动汽车充电电源的设计与实现

作　者: 田佳燊
导　师: 黄琦
学　校: 电子科技大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 电动汽车 充电电源 ZVS全桥变换器 DSP PID控制
分类号: U469.72
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


限于环境和能源的压力,电动汽车产业成为我国新时期优先发展的六个战略性产业之一。电动汽车充电装置是电动汽车产业链上的重要一环。本文针对电动汽车充电站所使用的大规模地面充电机为研究对象,并基于ZVS全桥逆变拓扑结构和DSP对充电电源进行了设计与实现,最后指出了电动汽车地面充电设备的研究方向。文中首先介绍了电动汽车充电电源的总体结构,然后对充电电源功率电路部分的逆变拓扑结构和充电方法进行了对比和选择,并且阐述了ZVS全桥逆变器的工作原理。其次以ZVS全桥逆变器为基础,设计了充电电源的主电路,并对主电路中的输入滤波整流、高频变压器、开关管和输出整流滤波的各个元件参数进行了计算,通过SABER仿真软件对主电路进行仿真以验证元件参数设计是否合理。然后设计了基于DSP芯片TMS320F2812的控制电路部分,包括故障保护电路、输出电压、电流检测电路和IGBT驱动电路等。最后通过Matlab/Simulink对设计的整个系统进行了闭环仿真,并通过仿真选取了PID控制算法的参数。在TMS320F2812中实现了修正PID控制算法,有效了提高系统响应速度和控制精度。此外,文章还进行了相关测试实验。通过实验结果验证了设计的正确性。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-12
  1.1 研究背景与意义  9-10
  1.2 电动汽车充电技术现状  10-11
  1.3 课题研究主要内容  11-12
第二章 充电电源系统设计  12-24
  2.1 系统结构  12-13
  2.2 变换器拓扑结构  13-21
    2.2.1 ZVS 全桥变换器工作原理  14-21
  2.3 充电方法的选择  21-24
    2.3.1 恒流恒压充电法原理  21-22
    2.3.2 锂离子电池充电控制方法  22-24
第三章 功率电路参数设计及SABER 仿真  24-38
  3.1 功率电路参数设计  24-35
    3.1.1 EMI 滤波器和压敏电阻的选择  25-26
    3.1.2 输入滤波器设计  26-27
    3.1.3 高频变压器设计  27-31
    3.1.4 功率器件的选择  31
    3.1.5 隔直电容的选取  31-32
    3.1.6 输出滤波器的设计  32
    3.1.7 谐振电感的设计  32-33
    3.1.8 功率电路的散热设计  33-35
  3.2 功率电路仿真  35-38
第四章 控制系统的硬件设计  38-51
  4.1 TMS320F2812 最小系统  38-40
    4.1.1 复位电路设计  39
    4.1.2 最小系统电源设计  39-40
  4.2 检测电路设计  40-43
    4.2.1 直流母线电压检测  40-42
    4.2.2 输出电压检测  42
    4.2.3 输出电流检测  42-43
  4.3 IGBT 驱动电路设计  43-47
  4.4 保护电路设计  47-49
    4.4.1 故障源分析  47-48
    4.4.2 故障信号发生电路  48-49
    4.4.3 逻辑处理电路  49
  4.5 CAN 通讯接口设计  49-51
第五章 充电系统软件实现  51-58
  5.1 启动程序  51-52
  5.2 充电程序设计  52-58
    5.2.1 PWM 信号的产生  53-54
    5.2.2 PID 调节  54-58
第六章 实验方案及结果分析  58-64
  6.1 实验方案  58-60
    6.1.1 充电电源控制电路板的调试  58-59
    6.1.2 变压器的测试  59
    6.1.3 整机调试  59-60
  6.2 充电电源波形测量及其分析  60-63
  6.3 充电电源功能测试  63-64
    6.3.1 效率和功率因数测试  63
    6.3.2 充电电源保护功能测试  63-64
第七章 总结与下一阶段的工作  64-65
  7.1 总结  64
  7.2 下一阶段的工作  64-65
致谢  65-66
参考文献  66-69
附录A 系统PID 控制设计的SIMULINK 仿真图  69-70
攻硕期间取得的研究成果  70-71

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 汽车工程 > 各种汽车 > 各种能源汽车 > 电动汽车
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