matlab高频隔离DC-DC变换器在电动汽车直流充电桩中的设计(3)

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电动汽车直流充电桩与交流电网连接，其作用是对动力电池进行充电，其实质是一种固定安装在电动汽车外，与交流电网相连接的充电机。直流充电桩可直接为电动汽车的动力电池进行充电。由于直流充电桩采用三相四线制供电，可以提供足够的功率，输出的电压和电流调整范围大，和车载充电机相比，直流充电桩具有功率大，充电速度快等特点，可以满足用户对于快速充电的需求[5]。直流充电桩的本质是一种根据电力电子技术而研究出来的一种高频开关电源，其工作原理如图1.1所示：
直流充电桩的工作原理框图

图1.1 直流充电桩的工作原理框图

如图1.1所示直流充电桩的工作原理分为4部分，首先第Ⅰ部分为一次整流电路其作用是将交流电网中输送的过来的380V的交流电转换成符合系统要求的直流电再送入第Ⅱ部分；紧接着，第Ⅱ部分将经过整流和滤波得到的直流电进行高频功率变换将其转换成高频交流电；随后，进入第Ⅲ部分，其作用是将将送来的交流电进行二次整流和滤波将其变为直流电最后输送给电动汽车动力电池；最后，第Ⅳ部分是控制电路，其作用是通过给定的直流电流电压与经过上述电路变换得到的直流电的电流电压进行比较，从而得到一个误差调制信号，由该误差信号来控制高频变换部分中各个开关管的开关状态，来控制最终得到的直电的输出。

1.4 开关电源的综述

开关电源被誉为高效节能电源，可以将直流电源在不同的功率等级之间进行转换，具有效率高、体积小、重量轻、应用广泛等优点。DC-DC变换器是开关电源中最关键的部分，其作用是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电（包括间接和直接变流），广泛的用于我们的生活中。

直流电源的应用非常广泛，主要运用于低压的场合。在开关电源诞生之前，直流电源采取的主要形式是线性稳压电源，但是线性稳压电源存在具有能量损耗大，效率低等等缺点，而且电源本身体积庞大。开关电源的诞生很好的解决了线性稳压电源存在的种种问题，并成功替代它进入我们的生活。

在1950年左右，电力晶体管（GTR）的出现，使得高频开关电源开关电源出现在世人面前[6]。提高开关频率是减小开关电源的体积以及重量的最有效的方法。开始开关电源的频率只有几千赫兹，后来随着电力场效应晶体管的广泛应用，开关电源的频率得到提高，这使得开关电源的体积变小，重量变轻，功率密度进一步得到了提高。随后，绝缘栅双极晶体管在二十世纪八十年代出现，这让开关电源在中大功率直流电源部分得以应用。软开关技术开关电路在1970年至1990之间出现，其产生的目的是为了处理由于开频率的提高而产生的电磁干扰问题。紧接着在20世纪90年代，为了提高开关电源的功率因数，出现了功率因数校正技术（PFC）[7]。开关电源现今已经基本取代了线性稳压电源，它主要运用在小功率场合。

1.5 软开关技术的发展

软开关和硬开关相对，一般的开关过程，电压电源都不为0，会出现重叠，从而产生明显的开关损耗，同时在开关过程中电压和电流的速度变化很快。其波形会出现明显的过冲，产生开关噪声，这样的开关过程就是所谓的硬开关。软开关以硬开关电路为基础，通过在开关前后过程中引入谐振，利用谐振现象，使开关过程中电压、电流的重叠现象得以消除，从而使开关损耗和噪声得以减小甚至消除，这样的开关过程即为软开关。