电动汽车用大功率充电电源的设计

张建雷++孟访

摘 要：汽车自问世以来，已逐渐成为人类生产和生活必不可少的交通工具。燃油汽车产业迅速发展，给我们的环境带来了严重的污染。电动汽车是一种环保、节能的新能源电动汽车，是汽车转型的方向，具有很高的发展前景。本篇文章提出了一种ZVS PWM DC/DC全桥变换器。本文中分析了他的工作原理的参数设计，并对主电路进行了Saber建模仿真，结果表明，该系统的主电路设计方案是可行的。

关键词：电动汽车；DC/DC全桥变换器；Saber建模

中图分类号： U469.72 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2017）05-186-2

0 引言

电动汽车用车载充电电源注重小型化、轻量化和低噪声化，需要对变换器的关键技术进行研究。所以，不管是我国还是外国都在不断的改进和探索新的高频变压器技术和软开关技术。采用各类软开关，实现开关电源开关管的零电压/零电流开关，使开关管和整流器的损耗降低到最小，提高电路工作效率并降低电磁干扰（EMI）。探索新的高频变压器技术，可以提高变压器的工作频率、减小变压器的漏感、降低铜损耗和铁损耗、缩小变压器的尺寸大小。

本文提出了一种零电压开关PWM DC/DC全桥变换器，该变换实现了超前桥臂和滞后桥壁的零电压开关。图1为车载充电电源结构图。其工作原理是：VT1～VT4为功率开关管，Lf为谐振电感，为轻载条件开关管的零电压提供条件。

1 移相全桥主电路参数设计

1.1 高频变压器

为了提升高频变压器的可靠利用率，降低开关管的电流，下降输出整流二极管的电压应力。并为了减小电路损耗和降低工程成本，因此高频变压器的原副边变比应尽可能地大一些。为了能在规定的输入电压范围内输出所需要求的电压，变压器的变比应按最低输入电压Vin（min）选择。考虑到移相控制方案存在的现象，对侧占空比的损失，我们选择了0.85的最大占空比的副边，你可以计算副边电压Vsecmin

Vsec（min）===58.35（V）

故变压器原副邊变比K=199.5/58.35=3.42。

1.2 谐振电感

谐振电感为超前、滞后桥臂实现零电压开关的条件，因此希望谐振电感的电感量尽量要大一些，但这会致使较大的占空比丢弃。从上面的计算可以看出，副边最大占空比

Dsec（max）=0.94，可得谐振电感的大小为

2 主电路的Saber仿真

本文在Saber中构建了ZVS PWM DC/DC全桥变换器的模型验证方案的可行性。系统仿真参数如上所设置的，其中开关频率100kHz，输出电压48V，电流20A。

图2给出了最后的输出电压为48V，图3给出了超前管的VS和GS的电压，可以明显的看出实现了零电压启动。

3 结语

本文分析了ZVS PWM DC/DC全桥变换器的主电路的参数设计，并通过仿真验证了主电路的正确性。

参 考 文 献

[1] 王文伟，毕荣华.电动汽车技术基础[M].北京：机械工业出版社，2010.

[2] 张建，王建冈.电动汽车用高效率DC/DC电源变换器设计[J].现代仪器，2012，18（6）：51-54.

[3] 鲁莽，周小兵，张维.国内外电动汽车充电设施发展状况研究[J].华中电力，2010，5（23）：16-20.

[4] 麻友良，严运兵.电动汽车概论[M].北京：机械工业出版社，2012.

[5] 张崇巍，张兴.PWM整流器及其控制[M].北京：机械工业出版社，2003.

[6] 毛鸿，沈琦，吴兆麟.PWM整流器的电压控制策略研究[J].电气传动，2003（3）：21-22.

[7] 张占松，蔡宣三.开关电源的原理与设计[M].北京：电子工业出版社，1999.