电动汽车车载Z源集成充电器的研究

目前，电动汽车主要采用交流充电形式，电动汽车内部含有车载充电器，一般充电功率小，充电时间长。由于车载充电器的主体结构与电动汽车电机驱动系统相似，可以考虑两者共用一套系统。 本文从集成化的角度考虑，提出了一种基于Z源变流器的电动汽车车载集成充电器。该充电器充分利用电动汽车原有的Z源变流器、电机、控制电路，只需要少量的转换开关即可实现充电功能，节省了一套充电设备。与功率大于一般车载充电器相比，达到了降低电动汽车成本，充电方便的目的，同时还可以快速充电。 本文首先对Z源充电器整流器进行了数学建模，建立了Z源充电器整流器的小信号模型，求得了电路的传递函数。通过仿真分析，发现电感电流和电容电压存在振荡现象。在此基础上，针对单极性PWM调制方式，提出了一种考虑调制比和直通占空比耦合的Z源充电器统一建模方法。对相关传递函数进行了MATLAB仿真，对新型建模方法作了仿真验证。 同时，控制系统是充电器的核心组成部分，也是本文研究工作的基础。建立Z源充电器控制系统的MATLAB模型，仿真实现了网侧电压电流单位功率因数运行和输出电压电流调节。在理论上分析了Z源充电器网侧电流谐波及其影响因素，并用控制系统MATLAB模型仿真进行验证。研制了Z源充电器的样机，制作了多路输出的开关电源、驱动电路、信号调理电路和接口电路，编写了电流环、电压环程序。 在集成充电器中，电机绕组可以被用作交流侧的滤波电感，但要确保在充电时电机不能旋转。提出两种接入电机绕组的方案，分析了转子位置对等效电感的影响，探讨了接入电机绕组充电时转子运动状态，并进行了仿真分析。