用于车载充电的双向CLLC变换器设计

曲 璐， 王 昕， 许家誉， 刘 贺

(1. 哈尔滨工业大学(深圳) 机电工程与自动化学院, 广东 深圳518000；2. 深圳信息职业技术学院 智能制造与装备学院，广东 深圳 518000；3. 深圳市腾讯计算机系统有限公司, 广东 深圳518000)

全球不可再生能源迅速消耗，使用清洁能源代替燃烧汽油的电动汽车是环境保护的重要组成部分。电动汽车应用领域的关键技术之一是用于锂离子电池充电和放电的车载充电机(on-board charger, OBC)技术。OBC通常具有6.6 kW、11 kW和22 kW的单相三相充电能力。OBC正向运行时电网能量向高压电池充电，OBC反向运行时高压电池的能量向交流负载放电或为其他电动车提供动力辅助。由于电动汽车的特殊应用背景，要求OBC具有高功率密度，低成本和宽范围输出特性。现有的OBC内部最常用的是两级结构：功率因数矫正PFC(power factor correction)与高压直流DC/DC(direct current)变换器级联。第1级PFC级实现功率因数校正并生成稳定的母线电压。第2级DC/DC将高压总线转换为宽范围的电池电压，并在AC(alternating current)侧和DC侧之间提供隔离。用于OBC的DCDC拓扑最具竞争力的是双向软开关DAB(dual active bridge)变换器和CLLC(电容-电感-电感-电容)谐振变换器。由于DAB的满载环流和关断损耗大，在车载充电机应用中，该拓扑的满载效率低于谐振转换器[1]。CLLC谐振变换器通过在LLC的副边增加谐振电容实现正向和反向的升降压运行，同时保留宽范围软开关的优势[2-6]，因此CLLC变换器更适用于车载充电机中。可将目前现有的CLLC拓扑应用于OBC的方案分成两类：第1类是可调节的直流母线方案，由第1级PFC产生宽范围可变的高压直……