《电力电子技术课程设计48V2.5A电动车充电器设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力电子技术课程设计48V2.5A电动车充电器设计（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、辽 宁 工 业 大 学电力电子技术课程设计（论文）题目：48V/2.5A电动车充电器设计院（系）： 新能源学院 专业班级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 起止时间：2015-12-29至2016-1-9本科生课程设计（论文）学 号学生姓名专业班级课程设计（论文）题目48V/2.5A电动车充电器设计课程设计（论文）任务课题完成的设计任务及功能、要求、技术参数实现功能电动自行车以其价格低、绿色环保，使用安全方便等优点越来越受到消费者的喜爱。目前国内市场上的电动自行车大多采用48或36密封铅酸蓄电池组，为了降低成本，要求充电器采用简化的恒流恒压模式，以满足一般电动车48V蓄电池充电的要求。设计任
2、务1、方案的经济技术论证。2、工频整流电路设计。3、高频逆变电路设计。4、高频整流电路设计；5、参数计算；6、选择器件的具体型号。7、绘制相关电路图。8、进行matlab仿真。9、完成设计说明书。要求1、 1、文字在4000字左右。2、 2、文中的理论分析与计算要正确。3、 3、文中的图表工整、规范。4、元器件的选择符合要求。技术参数1、输入电源电压为175266V(50Hz60Hz)。 2、输出电压：59V2.3V。输出电流2.5A。若被充电池容量为20Ah，则充电时间约为9小时充电效率约为88%。3、可采用分立器件或集成芯片。进度计划第1天：集中学习；第2天：收集资料；第3天：方案论证；第
3、4天：主电路设计；第56天：参数计算；第78天：器件选择；第9天：总结并撰写说明书；第10天：答辩指导教师评语及成绩 平时： 论文质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日课程设计（论文）任务及评语院（系）： 新能源学院 教研室： 电气注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘 要电动自行车逐渐普及，充电成为日常生活必不可少的项目。如何能够快速效率的充电，是一项很有前景的研究。现在市场上的充电器可有两种：一种是UC3842核心驱动的单管变换器，UC3842驱动的单管正激式功率管，小功率输出。另一种是TL494核心驱动的半桥型变换器，TL494驱动的是半桥式连接的
4、功率管，对于大功率输出。本次设计采用UC3842芯片设计了一款反激式48电动车充电器。该充电器基于电流模式的开关电源的原理设计，各部电路如下：主电路为单端反激式设计，控制电路以集成控制器UC3842为核心，以及控制芯片LM324和TL431实现对蓄电池的充电控制。设计内容简介了相关芯片，绘制了相关的设计电路，并分析了其设计及其工作原理，主要内容电路：主电路、工频整流电路、高频逆变、变压器、高频整流电路以及显示部分的工作原理。经实验验证，充电器性能优良，但略有小瑕疵。关键词：PWM；电动车充电器；反馈；UC3842目 录第1章 绪论11.1 电力电子技术概况11.2 本文设计内容2第2章 48V
5、/2.5A电动车充电器电路设计32.1 电动车充电器总体设计方案32.2 具体电路设计42.2.1主电路分析与设计42.2.2工频整流电路设计62.2.3高频逆变电路设计72.2.4单端反激电路设计82.2.5保护电路设计92.3元器件型号选择102.3.1 UC3842参数介绍102.3.2 各电子元件参数计算：112.4系统仿真122.4.1 48V/2.5A电动车充电器仿真模型建立122.4.2 48V/2.5A电动车充电器仿真波形及数据分析13第3章 课程设计总结14参考文献16 I第1章 绪论1.1 电力电子技术概况日常我们所说的电力电子技术，具体来说就是使用利用电力电子器件实现工业
6、规模电能变换的技术，有时也称为功率电子技术。一般情况下，它是将一种形式的工业电能转换成另一种形式的工业电能。电力电子器件有如SCR，晶体管，IGBT等。例如，将交流电能变换成直流电能或将直流电能变换成交流电能；将工频电源变换为设备所需频率的电源；在正常交流电源中断时，用逆变器（见电力变流器）将蓄电池的直流电能变换成工频交流电能。应用电力电子技术还能实现非电能与电能之间的转换。从公用电网直接得到的电力是交流，从蓄电池和干电池得到的电力是直流。电力电子电路吸收了电子学的理论基础，根据器件的特点和电能转换的要求，又开发出许多电能转换电路。这些电路中还包括各种控制、触发、保护、显示、信息处理、继电接触
7、等二次回路及外围电路。利用这些电路，根据应用对象的不同，组成了各种用途的整机，称为电力电子装置。这些装置常与负载、配套设备等组成一个系统。电子学、电工学、自动控制、信号检测处理等技术常在这些装置及其系统中大量应用。电动车充电器是为电瓶充电而设计的设备。其需要变压器、开关电源以及各个电路。开关电源有两种工作方式：正激式和反激式。由于电路里需要多路不同电压供电，因此需要设计电源装置来提供所需的电功，为了满足要求电源装置能达到待需值，提供固定的电流。开关电源成为电子设备供电的主要电源。在所需的变压器方面大致可分为用有工、无工频变压器。 1.2 本文设计内容本次设计主要是为实现48V/2.5A电动车充
8、电器设计，利用目前国内市场上已有的充电器电路和参数，对其进行进一步的改进和完善。通过简化一些电路模式，采用48 V密封铅酸蓄电池组，为了降低成本，以满足一般电动车48V蓄电池充电的要求。本文主要设计电路为由开关电源作主电路，以UC3842为核心，以及控制芯片LM324和TL431实现对蓄电池的充电控制。各部电路包括工频整流电路设计，高频逆变电路设计，高频整流电路设计以及参数计算和选择器件的具体型号并绘制相关电路图，以完成设计任务。第2章 48V/2.5A电动车充电器电路设计第2章2.1 电动车充电器总体设计方案AC/DC的开关电源将交流电转化为直流电，其能量变换过程如图2.1所示。工频整流电路
9、 高频逆变 高频变压器 市电交流工频直流高频交流 负载 滤波器 高频整流 直流 脉动直流 高频交流图2.1 开关电源的能量变换过程 整流电路的作用是将交流降压电路输出的电压较低的交流电转换成单向脉动性直流电，这就是交流电的整流过程，整流电路主要由整流二极管组成。 整流电路普遍采用二极管构成的桥式电路，直流侧采用大电容滤波，该电路结构简单，因此开关电源采用有源的功率因数校正电路。高频逆变通过高频DC/AC变换技术，将低压直流电逆变为高频低压交流电，然后经过高频变压器升压后，再经过高频整流滤波电路整流成通常均在300V以上的高压直流电，最后通过工频逆变电路得到220V工频交流电供负载使用。具体电路
10、采用的是带隔离的直流-直流变流电路。针对不同的功率等级和输入电压可以选取不同的电路。2.2 具体电路设计2.2.1主电路分析与设计 主电路部分如图2.2所示，图2.2 主体部分电路设计单端是指变压器仅有单一方向的磁通，反激是指开关管导通时变压器原边仅作为电感储存能量，能量是在开关管断开时传递负载的。单端反激式是输入与输出隔离的DC/DC变换器中的一种。输入的直流电压Ui经二极管桥式整流加电容滤波得到。主电路主要由高频变压器T1，功率开关管Q1，高频整流二极管D1、D2、D3，C6、C5、C3滤波电容组成。开关管Q1为型号为P7NA60的场效应管，变压器有三个副边L2、L3及L4，对应着三路输出
11、，这里均把其看作主电路的部分，L2这路输出为主输出，给蓄电池充电，L4这路输出主要给UC3842及光耦供电，L3这路给后面状态指示电路部分供电及作为其相应的输入。二极管D4为普通整流二极管，有利于对蓄电池充电；R15主要是为了避免单端反激式工作在空载状态。因为副边L3和L2匝数成比例，两路输出电压成比例，故L3这路可做为反馈信号。 控制部分以UC3842为核心构成。刚要启动时变压器次级线圈无电压输出，故Ui经R4分压后加在7脚给芯片供电，次级绕组L4的输出经D2整流和C3滤波后加在7脚给芯片供电。正常工作时由L4的这一路供电；电阻R2跨接在基准电压端8脚和定时端4脚，电容C7接4脚和地，光耦P
12、C817输出经18送至2脚，为电压反馈信号，2脚为芯片内部误差放大器的反向输入端；芯片1脚和2脚之间连接的R5和C2起到改善误差放大器性能的增益和频率特性的作用；变压器原边L1，开关管Q1，R3和R17中的电流相同，故R17为电流取样电阻，其接至电流检测比较器的输入端3脚；内部误差放大器的反向输入端2脚为电压反馈信号，误差放大器同向输入端在芯片得到的基准电压信号，经误差放大器后得误差放大信号，而误差放大信号送到芯片内部电流检测比较器的输入端，电流检测比较器的另一输入端就是3脚，3脚接电流反馈信号，这就构成了双闭环系统，电流反馈是内环。PWM信号输出端6脚有较强的驱动能力，在这里经R6直接驱动开
13、关管Q1。输出电压UO经R13、R12和R14分压后加至TL431的1脚，UO有波动时TL431的1脚的输入也会相应变化，与TL431中的2.50V带隙基准电压进行比较后在阴极上会形成误差电压，使光耦中LED的电流也发生相应变化，再通过光耦使UC3842的2脚上得到的电压反馈信号发生相应的变化，从而改变UC3842的6脚上输出的PWM的占空比，控制输出达到要求。负载为蓄电池，刚开始充电时蓄电池电压较低，通过反馈必然会增加DC/DC变换器的输出，变换器输出增加时，L3这一路输出也增加，经R16和5加在TL431的1脚的电压也增加，从而限制变换器输出的增加，也就限制了最大充电电流。从而使充电电流较
14、大，为了限制该电流，增加了R16和5这一路反馈信号。状态指示部分电路，以LM324为核心构成。状态指示电路的主要作用是显示电源是否接通，充电是否结束。充电器接上交流电源后，C点上就有电压，一方面加在4脚给LM324供电，另一方面通过R21让电源指示LED灯D1亮。D3和D4为一双色LED指示灯。刚开始充电时，经R22和R23分压后输入给5脚的电压大于其6脚得到的电压，7脚输出高电位，经R29使D3红灯亮，同时经R27送至2脚使2脚电压高于3脚得到的电压，1脚输出低电位，绿灯D4不亮；充好电时蓄电池上电压相对较高，5脚的电压大于其6脚电压，7脚输出低电平，红灯D3不亮，同时绿灯D4亮。 2.2.2工频整流电路设计 工频就是220V，50HZ交流电源，整流电路就是把交流电能转换为直流电能的电路。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。整流电路普遍采用二极管构成的桥式电路，直流侧采用大电
