车载充电器Boost PFC AC-DC变换器设计

第一章绪论1.1 选题背景和意义随着全球工业化进程的加剧，以石油为主的能源短缺问题开始逐渐凸现，当前，能源短缺和排放法规越来越严格是汽车工业发展的两大挑战，也是汽车技术不断发展的重要推动力。

电动车以其节能、环保的特点，受到广泛关注。

全球各个国家都把电动车的发展放到重要的战略地位，各国都在致力于清洁，环保的电动车的研制开发。

为了推动电动车的产业化进程，电动车相关技术也得到国内外的广泛重视。

对于电动车来说，车载电源是其不可或缺的重要装置，而车载电源已被列入“十五”、“863”电动车重大专项中。

车载电源是以现代开关电源技术为基础的，广义地从电网给电源供电的角度看，大部分开关电源可以认为是市电带的非线性负载，会在电网中产生大量的电流谐波。

这个谐波属于无功功率，会在电网中往复流动却不做功，消耗着大量的功率从而严重影响电网效率和运行安全，造成巨大能源浪费和经济损失。

解决这个问题的最根本办法就是将所有的用电设备设置为电阻性负载，使得无功输入功率尽可能的减小。

随着电动车的不断推广，充电电源越来越得到大规模的使用。

因此，大量电动车用充电电源工作时对电网的污染将不容忽视。

针对高次谐波问题，从上世纪九十年代初，各国开始以立法形式来限制电网高次谐波，传统的开关电源都在限制之列。

抑制和消除谐波，提高功率因数已成为当今国内外电源界的重要课题。

事实上，开关电源的有源功率因数校正技术(Power Factor Correction technique, PFC技术)引起了国内外许多学者的重视，功率因数校正技术可以调节电网的输入特性，使得输入功率有功最大化，令开关电源成为电网的纯阻性负载，可以使电网效率最大化，提高运行安全，保护敏感设备。

近几年来，国内外科研人员在PFC的原理、方法、电路拓扑、控制技术等方面也取得了许多成果。

因此PFC技术作为一种绿色能源技术被广泛推广。

随着PFC技术的推广，许多工业开关电源与家电的前端都采用了功率因数校正PFC预调节器。

6.6kW单级三相PFC DC-DC车载充电机设计研究在环境保护和节能减排双重旗帜的号召下,近几年电动汽车得到了迅猛发展,与其相关的产业也得到了市场和消费者的高度重视。

为了响应电动汽车长续航和快充的需求,开发一台具有低输入电流总谐波失真度、高功率因数和高效率的大功率车载充电机具有重要意义。

本文以6.6kW全数字控制车载充电机作为主要研究内容,来探讨一种新型单级三相PFC离线式DC-DC变换器拓扑在大功率应用场合的可行性。

首先,对现有的功率因数校正和隔离调压拓扑方案进行了技术调研,分析讨论了单级拓扑所具有的天然优势,并给出本文设计所采用的一种新型单级三相PFC+变压器串并联DC-DC隔离调压拓扑,并简要分析了其工作特点。

第二章在仔细分析所提单级三相拓扑结构特点的基础上,给出相应的等效工作拓扑模型,并在这基础上分析了电路各个时刻的工作原理;对主功率电路如何实现功率因数校正的机理进行了分析,探讨了输入输出电压转换系数M对系统功率因数校正的影响;分别探讨了在所提单级三相拓扑中,移相全桥部分滞后和超前臂零电压软开通的实现条件;针对所提的三变压器原边串副边经过输出整流桥和滤波电感后并联的结构,并对此结构的功率自动均衡和均流的特性进行了分析;对拓扑固有的占空比丢失问题和变压器副边电压振荡问题的机理,进行了详细地分析讨论,并设计了相应的解决方案。

根据车载充电机各项的设计指标要求,给出了主功率回路关键参数的设计方法和结果,并基于PSIM搭建了相应的开环仿真平台,以验证了设计参数的有效性;详细阐述了PFC电感和变压器的设计要点,并给出了一般性的设计步骤;针对所提拓扑母线电压和输出电压双环控制高耦合、动态差和难闭环的问题,提出了一种新型有效的频率脉宽调控输出电压+移相滞环调控母线电压的控制策略,并给出了相应的数字实现流程;最后,完成了实验样机的制作和相应的数据波形测试,并针对测试的结果和电路的典型波形,进行了详细地分析;最后,在额定工频输入线电压(380Vac@50Hz),额定输出电压工况下,实验样机的最高效率可达96%,满载效率高于93%;在全负载工作条件下,样机的功率因数均大于0.98,THD均小于3.5%;实验测试所得结果,验证了本文设计参数的有效性,同时也充分展示了所提单级三相拓扑优异的电气性能。

基于PFC的单相AC-DC变换电路设计李菲菲;张小强;路震【摘要】This system in order to Boost the booster and PFC circuit as the core, with dedicated chip UCC28019 produces PWM signals to control the Boost PFC circuit of MOSFET to achieve the booster and power factor correction, according to the output feedback and D/A feed-back automatically to realize the double closed-loop control, so as to realize the automatic correction of stable output voltage and power factor. The system output steady dc voltage is 36 v, the input waveform distortion is small, and it can be set via the keyboard power factor and auto-matically adjust, maximum output current of 2.5 A and when the current exceeds 2.5 A automatic relay protection, give priority to with FPGA controller, monitoring of the whole system, which can realize the output voltage, output current and power factor measurement function.%本系统以Boost升压电路加PFC为核心, 以专用PFC芯片UCC28019产生PWM信号去控制Boost 电路中的MOSFET达到升压和功率因数的校正, 根据输出端的自动反馈和D/A的反馈来实现双闭环的控制,从而实现电压的稳定输出和功率因数的自动校正. 系统输出稳定直流电压36V,输入波形失真度小,并可通过键盘设定功率因数并自动调整,最大输出电流达到2.5A并且在电流超出2.5A时自动继电保护,以FPGA为主控制器,对整个系统进行监测,可实现输出电压、输出电流、功率因数的测量等的功能.【期刊名称】《煤矿现代化》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】3页(P89-91)【关键词】Boost;UCC28019;PFC;继电保护【作者】李菲菲;张小强;路震【作者单位】山东兖矿国际焦化有限公司,山东兖州 272100;山东兖矿国际焦化有限公司,山东兖州 272100;山东兖矿国际焦化有限公司,山东兖州 272100【正文语种】中文【中图分类】TM761基于PFC的单相AC-DC变换电路设计李菲菲1，张小强2，路震3（山东兖矿国际焦化有限公司，山东兖州272100）摘要本系统以Boost升压电路加PFC为核心，以专用PFC芯片UCC28019产生PWM信号去控制Boost电路中的MOSFET达到升压和功率因数的校正，根据输出端的自动反馈和D/A的反馈来实现双闭环的控制，从而实现电压的稳定输出和功率因数的自动校正。

一种高性能BOOST型DC-DC转换器设计的开题报告1. 研究背景在现代电子设备中，DC-DC转换器是一种经常使用的电子电路，其作用是将直流电压进行转换。

BOOST型DC-DC转换器是一种升压型转换器，能够将低电压转换为高电压，因此在电子设备中应用广泛。

传统的BOOST型DC-DC转换器通常使用PWM调制方式进行控制，但是由于其开关频率较低，其转换效率不高，而且由于器件的损耗，还导致了温度升高和噪音增加等不良影响。

因此，如何提高BOOST型DC-DC转换器的转换效率和性能，一直是电路设计研究的重点。

2. 研究目的本文旨在研究一种高性能BOOST型DC-DC转换器的设计，通过提高开关频率、优化器件结构等方式，提高其转换效率和性能，同时探究如何降低温度和噪音等不良影响。

3. 研究方法本研究将采取以下方法：（1）建立BOOST型DC-DC转换器系统模型，并进行性能仿真分析，探究影响转换效率和性能的关键因素；（2）探究一些常用的DC-DC转换器拓扑结构，比较其优劣，并选择一种适合的结构；（3）设计一种新的控制策略，提高BOOST型DC-DC转换器的转换效率和性能；（4）优化器件的结构，降低温度和噪音等不良影响。

4. 研究意义本研究的意义在于：（1）提高BOOST型DC-DC转换器的转换效率和性能，减少功耗；（2）降低温度和噪音等不良影响，提高工作稳定性；（3）推广新的控制策略和优化器件结构设计方法，为BOOST型DC-DC转换器的应用和发展提供技术支持。

5. 研究计划本研究将分为以下几个阶段：（1）文献综述阶段：对BOOST型DC-DC转换器的发展历程、现状和存在的问题进行梳理和分析，并对DC-DC转换器拓扑结构、控制策略和器件结构的优缺点进行比较。

（2）建模与仿真阶段：建立BOOST型DC-DC转换器的系统模型，并通过仿真软件进行性能分析，找出影响其效率和性能的关键因素。

（3）拓扑结构选择阶段：选择一种适合的DC-DC转换器拓扑结构，并进行仿真分析，确定其优化方法。

基于 Boost PFC 的电动汽车充电机的设计与实现佚名【摘要】The electric vehicle industry is developing rapidly,so a new AC/DC circuit construction of elec-tric vehicle changer was proposed,which was developed on the Boost PFC circuit construction.And a dig-ital charger was designed by analyzing the principle of the topology,using the interleaved parallel technol-ogy and applications of the average current mode control on digital controls.The results show that the charger can realize the electric vehicle charging effectively and reasonably.Finally,the experimental results also prove that the charger has the advantages of small volume,is simple to use,highly efficient and ener-gy saving.%针对日益发展的电动汽车行业，在Boost PFC 电路的拓扑结构上进行改进，提出一种新型的 AC/DC 电动汽车充电机拓扑结构。

通过对电路拓扑结构的工作原理的分析，采用交错并联技术，将平均电流控制策略应用在数字控制中，设计了一台数字型的电动汽车充电机，该充电机实现了对电动汽车有效的、合理的充电。

电动汽车车载充电机(OBC)与车载DC/DC转换器王正仕（wzs@）浙江大学电气工程学院电力电子技术研究所中国电源学会.世纪电源网工程师交流会上海，2017年7月8日内容一、高性能电动汽车车载充电机(OBC)二、双向充电机(Bi‐OBC）技术方案三、车载DC/DC转换器电路拓扑比较四、充电桩电路方案王正仕：wzs@ ,一、高性能电动汽车车载充电机On-Board-Charger (OBC)王正仕：wzs@ ,一、高性能车载OBC电路结构PFC—满足网侧要求：PF、THD、宽范围电网 DC/DC—电气隔离、电池端压宽范围每一级电路高效率电路拓扑：主流方案* PFC—满足网侧要求：PF、THD、宽范围电网* DC/DC —电气隔离、电池端压宽范围* 每一级电路高效率技术性能内容功率 3.3kW @220V(AC) ;1.6kW @110V(AC)。

6.6kW, 9.9kW 输入电压范围85-265V(AC)功率因数（PF）>0.99（典型值）输入电流THD<4%额定输出电压360V（DC）输出电压范围200-400V(DC)输出电流范围0-12A整机效率96.3% （典型值）工作模式恒压、恒流（@ BMS指令或预设充电曲线）保护功能OVP、OCP、OLP、OTP支持CAN通讯变换器工作状态与故障诊断电路方案1：传统桥式PFC+LLC桥式PFC适合高电网电压，不利于110Vac系统应用的高效率电路方案2：无桥式PFC+LLC无桥PFC适合宽范围电网电压，有利于110Vac应用的高效率差分采样——无桥PFC低成本方案电路方案3：无桥式PFC+LLC双变压器LLC，有利于提高功率密度（减低变压器高度） 电力电子电路调试的GUI界面，方便调试PFC控制框图I-V-PFC控制模型PFC网侧波形Vac& IsLmLC 串联谐振LLC 谐振？(Lm)频率范围太宽！LLC 软开关变换器Lm 为变压器磁化电感Lm 减小LLC 网络的(Vo/Vi)传输1o r r L C w =?Vo / Viw s / w om e m e s s m e me m e s s m e i o L j R L j R C j L j L j R L j R L j R C j L j L j R V ω+ω⨯+ω+ωω+ω⨯=ω+ω+ωω=1//1//V 1.可升/可降2.增益更陡f 2f 1LLC 设计要点2111/r r L C w =?1. 效率优化点频率位置f 22.变压器变比Np:Ns, Vi/Vo, fs@ f2,考虑电压与负载宽范围3. Lm:Lr, 结合宽范围要求4. Lr&Cr, 考虑谐振Q 值、Cr 耐压ZVSZCS性能：充电机效率二、双向充电机(Bi-OBC）技术方案王正仕：wzs@ ,二、6.6kW车载双向充电机(Bi-OBC ）电路拓扑特点：正向充电6.6kW 反向逆变3.3kW 供车220VAC 两个3.3kW 模块并联模块化汽车级器件数字化控制:400V /320V-400V内容指标内容指标输入电压85V ‐265V AC/45‐65Hz 电流纹波1A pk‐pk输入电流24‐30A （32A Max ）最大输出功率 6.6kW @230VAC ，3.3kW@115VAC 输出电压200V‐400V 充电方式恒流、恒压、根据电池容量可设定电压精度/分辨率±2 V保护过压、过流、短路、过温系统效率95% @ 220Vac 92% @ 115Vac接口CAN 通讯接口，变换器工作状态信息输出PFC 效率98%工作环境温度‐40～+85°C功率因数（PF ）>0.99 @120VAC,>0.98@230VAC冷却方式水冷（水温度‐40～+75°C ）最大输出电流32A Max 运行时间15000小时电流精度/分辨率3 % / 200mA <±0.2A防水等级建议IP67技术指标二、车载双向OBC （续）采用（英飞凌）器件serial number type Main characteristic Footprint quantity 1IKW40N65F5A IGBT 40A 650V TO‐24712 2TC234MCU 100M TQFP14413TLE4284DV Voltage Regulator 15V TO‐25224TLE4275V50Voltage Regulator 5V TO26315AUIRS2191S Half Bridge Drive SO‐1686AUIRB24427S Drive Two MOSs SO‐817IPW65R048CFDAIPW65R080CFDMOSFET48mohm650V/80mohm 650VTO‐24768IDW30E65D1Diode 30A 650V TO‐2476 9TLE7368Power manager1 10TLE6250CAN收发器1二、车载双向OBC （续）反向变换效率关键技术：双向LLC变换器、双向宽范围、双向高效率固有谐振频率(fr)计算王正仕：wzs@ ,：折算：总电容：固有频率：三、车载DC/DC转换器电路拓扑比较王正仕：wzs@ ,（1）全桥PWM 硬开关变换器特点硬开关工作，效率较低副边有电压过冲Co电感Ld大电流（220A！）一级变换宽范围调节输出纹波小，Co的ESR要求低典型效率：92%（2）移相全桥ZVS 变换器特点MOS：ZVS，有利高效率副边有电压过冲Co电感Ld大电流（220A！）Ip有环流，变压器发热一级变换宽范围调节输出纹波小，Co的ESR要求低典型效率：94%（3）LLC变换器（ZVS，ZCS）特点LLC MOS:ZVS；D:ZCS；有利高效率二级变换不需要大电流输出电感输出纹波大，Co的ESR要求高对二极管要求低（ZCS）典型效率> 95.5%王正仕：wzs@ ,主要指标内容功率3kW输入电压范围200-400VDC, 340V Normi 输出电压范围9-16VDC ，13.8V Normi 输出电流范围0-220A DC综合效率>95%@75%以上负载，>92%@50%负载，>90%@25%负载保护功能OVP 、OCP 、OLP 、OTP 支持CAN 通讯变换器工作状态与故障诊断信息冷却方式水冷技术指标三、车载DC/DC 转换器（续）采用器件实物样机照片3kW车载高效率DC/DC转换器90%91%92%93%94%95%96%97%98%3006009001200150018002100240027003000效率负载（W ）Vo=13.8V 效率曲线200V340V 400V效率vs 功率三、车载DC/DC 转换器（续）四、充电桩电路方案三相维也纳整流PFC 2个LLC DC/DC 串并联三相AC锂电池Vdc 400V 400V功率：15kW~60kW(120kW)采用多模块并联欢迎交流！2017年7月8日上海.兴华宾馆。

车载充电PWM软开关DC-DC变换器研究综述合肥工业大学电气与自动化工程学院的研究人员李红梅、张恒果、崔超，在2017年第24期《电工技术学报》上撰文指出，作为车载充电机的关键部分，DC-DC变换器直接影响其运行效率，近年来，众多学者围绕PWM软开关DC-DC变换器开展研究并已取得可供借鉴的研究成果，旨在实现DC-DC变换器在整个充电过程中的高效运行。

针对车载充电系统，首先指出DC-DC变换器设计要求，并分析传统原边移相控制全桥DC-DC变换器固有的不足，再从主电路拓扑、驱动方式和控制策略三个方面，详述车载充电机中PWM软开关DC-DC 变换器研究进展。

最后，剖析现有PWM软开关DC-DC变换器技术方案的优势与不足，并指出未来工作方向以实现DC-DC变换器系统效率全面提升。

电动汽车（Electric Vehicles, EV）利用动力电池组的储能为电驱动系统提供能量，通常该电池组通过充电机接入工频电网进行充电，其中车载充电机以其体积小、成本低及便捷性被广泛使用[1-4]。

由于单级车载充电机在输入功率因数和输出精度上不易同时满足设计需求，因而只适用于铅酸电池的充电[3,5-9]。

图1所示为应用广泛的车载充电机两级功率架构。

前级AC-DC变换器通常为升压型变换器，实现功率因数校正和电能交直流转换，后级的隔离DC-DC变换器级联在前级AC-DC变换器输出直流母线上，进一步进行能量转换以满足动力电池组充电要求[1,4,10,11]。

图1 车载充电机两级功率架构全桥拓扑兼具较高的功率密度和功率传输能力，因而被广泛采用为DC-DC变换器拓扑，且通常控制变换器开关器件运行在软开关状态以降低开关损耗，实现DC-DC变换器的高效运行。

采用脉冲频率调制的谐振变换器可实现变压器一次侧开关管的零电压开关（Zero Voltage Switching, ZVS）及二次侧整流器的零电流开关（Zero CurrentSwitching, ZCS），具有电能转换效率较高的技术特点，尤其以LLC型谐振变换器性能突出[12-14]。

电动汽车车载充电器Boost PFC AC/DC变换器设计随着能源危机、资源枯竭以及大气污染等危害的加剧，我国已将新能源汽车确立为战略性新兴产业，车载充电器作为电动汽车的重要组成部分，其研究兼具理论研究价值和重要的工程应用价值。

采用前级AC/DC 和后级DC/DC 相结合的车载充电器结构框图如图1 所示。

当车载充电器接入电网时，会产生一定的谐波，污染电网，同时影响用电设备的工作稳定性。

为了限制谐波量，国际电工委员会制定了用电设备谐波限制标准IEC61000-3-2，我国也发布了国标GB/T17625。

为了符合上述标准，车载充电器必须进行功率因数校正（PFC）。

PFC AC/DC 变换器一方面为后级DC/DC 系统供电，另一方面为辅助电源供电，其设计的好坏直接影响车载充电器性能。

图1 电动汽车车载充电器结构框图鉴于纯电动汽车车载充电器对体积、谐波有着苛刻的要求，本设计采用有源功率因数校正（APFC）技术。

APFC 有多种拓扑结构，由于升压式拓扑具有驱动电路简单、PF 值高和具有专门控制芯片的优点，选取Boost拓扑结构的主电路。

考虑各种基本控制方式，选取了具有谐波失真小、对噪声不敏感和开关频率固定技术优势的平均电流控制方式。

本文针对功率为2 kW 的纯电动汽车车载充电器，考虑谐波含量、体积及抗干扰性能等方面的设计需求，重点研究PFC AC/DC 变换器，包含系统主电路和控制电路设计，并在上述研究的基础上，开展系统仿真和实验测试验证研究，电路图见图2。

图2 Boost PFC AC/DC 变换器电路原理图1 Boost PFC AC/DC 变换器本文针对功率为2 kW 的车载充电器PFC AC/DC 变换器，采用基于Boost拓扑的主电路结构，以及连续模式下的平均电流控制控制策略。

主电路由整流电路和Boost升压电路构成；控制电路采用电流内环、电压外环的双闭环控制方式，原理框图见图3 。

图3 主电路和控制电路原理框图2 PFC AC/DC 变换器主电路设计PFC AC/DC 变换器主电路由输出滤波电容、开关器件、升压电感等器件构成，其参数设计如下。

新能源汽车电子之车载OBC设计电动汽车汽车充电系统标准（该标准参考第一电动网整理）有以下几个标委会牵头：1、IEC TC 23 国际电动委员会电气附件 Electricalaccessories SC 23H 工业插头插座Industrial plugs and socket-outlets2、IEC TC69国际电动委员会电动道路车辆及电动工业货车技术委员会 Electric road vehicles and electric industrialtrucks3、ISO的TC22 电气电子设备 Electrical and electronic equipment产业在电气化的过程中，毕竟由欧洲(德国为主)、美国、日本和中国这几个国家的汽车公司所主导，所以目前电动汽车供电设备(EVSE)与电动汽车之间的互联，主要由这几个标准来界定。

在这些关键的标准里面，基本上中国都派出了人员参与，担任一定的职责。

目前车载OBC（ON-Board Controller）工作原理：直流充电机由电网输入交流电，经过桥式可控整流电路整流变成直流电，滤波后提供给高频DC-DC功率变换器，功率变换器经过直-直变换输出需要的直流，再次滤波后为纯电动汽车动力蓄电池充电。

车载充电机电路拓扑结构从车载充电系统电路结构来讲，车载充电机（OBC）主要拓扑结构分为如下两种：1、PFC+D2D两电平交错并联2、PFC+DCX ：三电平交错并联采用交错并联的DCDC变换的优势是输出纹波小，有利于提高电池的应用时间；PCB 功率电路散热性能好，适合高密度自然冷模块设计。

针对于DCDC交错并联，在设计时还可以考虑如下两种设计方式：1、单磁芯输出2、双磁芯输出结束语：1、OBC模块功能实现方式有很多种，具体实现方式可以通过不同电路优化来实现。

2、从目前配置来讲，OBC、电机驱动器、BMS、车载DCDC、车载辅控电驱动等模块分别单独设计，未来为了降低模块总成本，会不会出现模块合并现象，是所有配件厂商需要思考的问题。

电动汽车车载充电机(OBC)与车载DC/DC转换器王正仕（wzs@）浙江大学电气工程学院电力电子技术研究所中国电源学会.世纪电源网工程师交流会上海，2017年7月8日内容一、高性能电动汽车车载充电机(OBC)二、双向充电机(Bi‐OBC）技术方案三、车载DC/DC转换器电路拓扑比较四、充电桩电路方案王正仕：wzs@ ,一、高性能电动汽车车载充电机On-Board-Charger (OBC)王正仕：wzs@ ,一、高性能车载OBC电路结构PFC—满足网侧要求：PF、THD、宽范围电网 DC/DC—电气隔离、电池端压宽范围每一级电路高效率电路拓扑：主流方案* PFC—满足网侧要求：PF、THD、宽范围电网* DC/DC —电气隔离、电池端压宽范围* 每一级电路高效率技术性能内容功率 3.3kW @220V(AC) ;1.6kW @110V(AC)。

6.6kW, 9.9kW 输入电压范围85-265V(AC)功率因数（PF）>0.99（典型值）输入电流THD<4%额定输出电压360V（DC）输出电压范围200-400V(DC)输出电流范围0-12A整机效率96.3% （典型值）工作模式恒压、恒流（@ BMS指令或预设充电曲线）保护功能OVP、OCP、OLP、OTP支持CAN通讯变换器工作状态与故障诊断电路方案1：传统桥式PFC+LLC桥式PFC适合高电网电压，不利于110Vac系统应用的高效率电路方案2：无桥式PFC+LLC无桥PFC适合宽范围电网电压，有利于110Vac应用的高效率差分采样——无桥PFC低成本方案电路方案3：无桥式PFC+LLC双变压器LLC，有利于提高功率密度（减低变压器高度） 电力电子电路调试的GUI界面，方便调试PFC控制框图I-V-PFC控制模型PFC网侧波形Vac& IsLmLC 串联谐振LLC 谐振？(Lm)频率范围太宽！LLC 软开关变换器Lm 为变压器磁化电感Lm 减小LLC 网络的(Vo/Vi)传输1o r r L C w =?Vo / Viw s / w om e m e s s m e me m e s s m e i o L j R L j R C j L j L j R L j R L j R C j L j L j R V ω+ω⨯+ω+ωω+ω⨯=ω+ω+ωω=1//1//V 1.可升/可降2.增益更陡f 2f 1LLC 设计要点2111/r r L C w =?1. 效率优化点频率位置f 22.变压器变比Np:Ns, Vi/Vo, fs@ f2,考虑电压与负载宽范围3. Lm:Lr, 结合宽范围要求4. Lr&Cr, 考虑谐振Q 值、Cr 耐压ZVSZCS性能：充电机效率二、双向充电机(Bi-OBC）技术方案王正仕：wzs@ ,二、6.6kW车载双向充电机(Bi-OBC ）电路拓扑特点：正向充电6.6kW 反向逆变3.3kW 供车220VAC 两个3.3kW 模块并联模块化汽车级器件数字化控制:400V /320V-400V内容指标内容指标输入电压85V ‐265V AC/45‐65Hz 电流纹波1A pk‐pk输入电流24‐30A （32A Max ）最大输出功率 6.6kW @230VAC ，3.3kW@115VAC 输出电压200V‐400V 充电方式恒流、恒压、根据电池容量可设定电压精度/分辨率±2 V保护过压、过流、短路、过温系统效率95% @ 220Vac 92% @ 115Vac接口CAN 通讯接口，变换器工作状态信息输出PFC 效率98%工作环境温度‐40～+85°C功率因数（PF ）>0.99 @120VAC,>0.98@230VAC冷却方式水冷（水温度‐40～+75°C ）最大输出电流32A Max 运行时间15000小时电流精度/分辨率3 % / 200mA <±0.2A防水等级建议IP67技术指标二、车载双向OBC （续）采用（英飞凌）器件serial number type Main characteristic Footprint quantity 1IKW40N65F5A IGBT 40A 650V TO‐24712 2TC234MCU 100M TQFP14413TLE4284DV Voltage Regulator 15V TO‐25224TLE4275V50Voltage Regulator 5V TO26315AUIRS2191S Half Bridge Drive SO‐1686AUIRB24427S Drive Two MOSs SO‐817IPW65R048CFDAIPW65R080CFDMOSFET48mohm650V/80mohm 650VTO‐24768IDW30E65D1Diode 30A 650V TO‐2476 9TLE7368Power manager1 10TLE6250CAN收发器1二、车载双向OBC （续）反向变换效率关键技术：双向LLC变换器、双向宽范围、双向高效率固有谐振频率(fr)计算王正仕：wzs@ ,：折算：总电容：固有频率：三、车载DC/DC转换器电路拓扑比较王正仕：wzs@ ,（1）全桥PWM 硬开关变换器特点硬开关工作，效率较低副边有电压过冲Co电感Ld大电流（220A！）一级变换宽范围调节输出纹波小，Co的ESR要求低典型效率：92%（2）移相全桥ZVS 变换器特点MOS：ZVS，有利高效率副边有电压过冲Co电感Ld大电流（220A！）Ip有环流，变压器发热一级变换宽范围调节输出纹波小，Co的ESR要求低典型效率：94%（3）LLC变换器（ZVS，ZCS）特点LLC MOS:ZVS；D:ZCS；有利高效率二级变换不需要大电流输出电感输出纹波大，Co的ESR要求高对二极管要求低（ZCS）典型效率> 95.5%王正仕：wzs@ ,主要指标内容功率3kW输入电压范围200-400VDC, 340V Normi 输出电压范围9-16VDC ，13.8V Normi 输出电流范围0-220A DC综合效率>95%@75%以上负载，>92%@50%负载，>90%@25%负载保护功能OVP 、OCP 、OLP 、OTP 支持CAN 通讯变换器工作状态与故障诊断信息冷却方式水冷技术指标三、车载DC/DC 转换器（续）采用器件实物样机照片3kW车载高效率DC/DC转换器90%91%92%93%94%95%96%97%98%3006009001200150018002100240027003000效率负载（W ）Vo=13.8V 效率曲线200V340V 400V效率vs 功率三、车载DC/DC 转换器（续）四、充电桩电路方案三相维也纳整流PFC 2个LLC DC/DC 串并联三相AC锂电池Vdc 400V 400V功率：15kW~60kW(120kW)采用多模块并联欢迎交流！2017年7月8日上海.兴华宾馆。

一种pfc acdc变换器的无模型功率控制方法
一种PFC（功率因数校正）AC-DC变换器的无模型功率控制
方法是通过反馈控制实现稳定的功率因数校正和输出电压控制。

以下是基于无模型的PFC AC-DC变换器功率控制方法的步骤：
1. 设计一个外环控制回路来控制输出电压。

可以使用PI（比
例积分）控制器来根据输出电压的误差信号调整控制信号。

2. 使用电流传感器测量输入电流，并对其进行采样。

3. 根据采样的输入电流信号计算实际功率因数。

功率因数是输入电流与输入电压之间的相位差的余弦值。

4. 设计一个内环控制回路来控制功率因数。

可以使用PI控制
器来根据功率因数的误差信号调整控制信号。

5. 将输出电压控制信号和功率因数控制信号相加，得到最终的控制信号。

6. 将控制信号转换为脉冲宽度调制（PWM）信号，来控制开
关器件的开关时间。

7. 使用PWM信号控制开关器件，将输入电压转换为所需的输
出电压以及校正功率因数。

通过这种无模型的功率控制方法，可以实现稳定的功率因数校正和输出电压控制，而无需精确的模型。

电动汽车车载充电机用AC/DC电路拓扑研究发布时间：2021-05-20T14:47:39.957Z 来源：《中国电业》2021年5期作者：刘欢1，柴艳鹏1，沈懿璇2，韩帅2，陈晓2 [导读] 交错并联Boost PFC变流器是恒定输出电压开关电源最合适的电路拓扑之一。

刘欢1，柴艳鹏1，沈懿璇2，韩帅2，陈晓2河北大学电子信息工程学院保定 071002摘要：交错并联Boost PFC变流器是恒定输出电压开关电源最合适的电路拓扑之一。

本文将碳化硅功率器件应用到该变流器拓扑，采用此变流器作为电动汽车车载充电机前级AC/DC电路。

文章主要介绍了该变流器的工作原理，并对其特点进行分析讨论。

通过仿真与样机的实测，验证将碳化硅器件作为功率器件应用到交错并联Boost PFC电路中的可行性。

关键词：交错并联Boost PFC；碳化硅器件；电动汽车；车载充电机；AC/DC电路 0 引言近年来，电力电子技术迈入了迅速发展的道路上，这就对开关电源的效率、功率因数、损耗等提出了更高的要求[1]。

AD/DC开关电源应用广泛，大部分开关电源的前级AC/DC变流器采用桥式整流作为输入整流电路，这种整流电路转换效率低，特别是整流桥后的滤波电容会给电路引入高次谐波影响，最终导致电源的功率因数严重下降并且造成电源的效率低下[2]。

为进一步提高电源的效率，本文提出了一种有效提高功率因数的AC/DC变换器方案，所设计的交错并联Boost型PFC作为车载充电机的前级AC/DC变流器电路，使用碳化硅MOSFET功率器件作为开关器件[3]。

通过分析改进后电路的效率，得到电路元器件的参数。

最后通过理论分析与实验验证，将其与原有的传统Boost型PFC拓扑进行对比分析，证明了交错并联Boost型PFC在车载充电机应用中的可行性及稳定性。

1 车载充电机结构典型的两级式OBC电路结构如图1所示[4-5]。

前级AC/DC电路采用Boost型PFC，后级DC/DC电路采用隔离型全桥LLC谐振电路。