20171022_浙大电源学会培训 OBC与DC-DC--王正仕
基于AVR单片机的SPWM控制技术
基于AVR单片机的SPWM控制技术
傅胜阳;陈辉明;王正仕
【期刊名称】《机电工程》
【年(卷),期】2007(024)009
【摘要】叙述了单相全桥电压型逆变器SPWM调制的原理,分析了单极性倍频调制的优点和采用的理由.在介绍了AVR单片机AT90PWM2的基础上,描述了用AT90PWM2实现单极性倍频SPWM调制的方法,制作了实际的逆变器样机,并应用于1 kW汽油发电机组中,工作性能稳定.最后给出了实验波形,实验结果表明,输出电压波形光滑、对称性好、失真度低.
【总页数】4页(P26-28,32)
【作者】傅胜阳;陈辉明;王正仕
【作者单位】浙江大学,电气工程学院,浙江,杭州,310027;浙江大学,电气工程学院,浙江,杭州,310027;浙江大学,电气工程学院,浙江,杭州,310027
【正文语种】中文
【中图分类】TM46
【相关文献】
1.基于AVR单片机的SPWM变频调速控制策略 [J], 张希林;段吉安
2.基于AVR单片机的SPWM变频调速控制策略 [J], 张希林;段古安
3.基于SPWM逆变控制技术的高速磨床 [J], 王晓峰
4.基于AVR单片机的SPWM变频调速控制策略 [J], 张希林;段吉安
5.基于SPWM控制技术的新能源汽车的变频器仿真研究 [J], 蔡斌军;向韬
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车载充电机在新能源汽车拆解应用分析
车载充电机在新能源汽车拆解应用分析消费者关注（新能源）汽车的两类体验：驾驶体验（动力、舒适、娱乐、安全）、充电（速度）。
1车载OBC简介从（产品）/系统角度看OBC及在新能源汽车的作用。
威迈斯的OBC车载充电机，威迈斯今年刚上市，是OBC和（DC/DC）的领先企业。
车载充电机OBC(On-Board Charger)属于安装在新能源电动车内的零部件，它将交流（充电桩）输出的交流电转化为（高压）直流电，给整车高压动力电池充电。
图片来源：mobility f（or）esight新能源汽车的核心零件可分为三部分：动力电池，电驱（（控制器）、（电机）、减速器），小三电（PDU+（DC）-DC+OBC）。
OBC 也是电动汽车设计及其性能最关键的方面之一。
图片来源：《小三电系统的技术研究》新能源汽车的OBC分为单向OBC和双向OBC，电路包括功率电路（（PFC）+ 移相全桥/LLC）和（控制电路）组成。
单向OBC只能给动力电池充电，双向OBC可以把动力电池的直流电逆变成为家用220V交流电。
产品特性：• 额定输出功率：6.6kW• 交流输入电压：85V（ac）~ 265Vac• 最大交流（电流）：32A• 直流输出电压：230Vdc ~ 450Vdc• 最大输出电流：22A•功率因素：≥ 0.99• 峰值效率：≥ 94%2车载OBC指标OBC的部件主要有以下的技术指标：图片来源：OBC技术指标，来自浙江大学电气工程学院功率等级：国内和海外的新能源汽车充电功率不同。
常见的OBC 充电功率为3.3 kW、6.6 kW、11 kW 和22 kW。
11kW的OBC，意味着充满66kWh的动力电池需要6h。
转换效率：效率是很重要的目标，与整个单元的散热方式息息相关。
图：wolfspeed某6.6KW 双向OBC的主要设计参数。
容积&重量&功率密度：汽车对于部件的体积和重量都有着严格的要求，设计要求比较高；目前趋势是DC/DC、OBC二合一集成，或者DC/DC和OBC,PDU做三合一集成，功率密度大幅提升，体积降低。
级联式Buck-Boost ACAC交流变换器的研究
级联式Buck-Boost AC/AC交流变换器的研究丁明昌1，张友军1、2，任永保1，王阿敏1，翁振明1(1.苏州大学机电工程学院,江苏苏州2150212.南京航空航天大学航空电源航空科技重点实验室，江苏南京210016）摘要：详细分析了Buck型和Boost 型AC/AC交流变换器的工作原理及其控制方法，在此基础上提出了一种级联式Buck-Boost AC/AC交流变换器的电路结构及其控制策略。
该电路由Buck型和Boost型AC/AC 交流变换器两级级联而成，根据输入电压与基准输出电压的大小比较，其存在三种工作模式：Buck模式、Boost模式和滤波模式。
当输入电压高于基准输出电压时，电路工作在Buck模式；当输入电压低于基准输出电压时，电路工作在Boost模式；当输入电压在基准输出电压附近小幅波动时，电路工作在滤波模式。
该电路虽然由两级变换器级联而成，并采用两级占空比调制，但实际上最多只存在一级功率变换，具有控制简单、变换效率高等优点。
仿真结果证明了级联式Buck-Boost AC/AC交流变换器及其控制策略的可行性和理论分析的正确性。
关键词：交流变换器；级联结构；控制策略；工作模式0 引言AC/AC交流变换是把一种形式的交流电变换为另一种形式的交流电[1-2]，其变换方式主要有工频变压器、相控交流调压电路、交-直-交变换器、电子变压器[3-4]、高频交流环节AC/AC交流变换器[5-6]、矩阵变换器[7-9]和非隔离的Buck型、Boost型、Buck-Boost型AC/AC交流变换器[10-14]。
工频变压器体积重量大，没有稳压及调压功能；相控交流调压电路输入、输出含有较严重的谐波分量，一般只适用于热或机械惯性较大的负载功率调整[15]；交-直-交变换器变换级数过多，其变换效率不高，且对电网谐波污染严重；电子变压器体积重量小，其开关器件数量众多，且同样没有稳压及调压功能；高频交流环节AC/AC交流变换器虽然可实现电气隔离，但拓扑结构及控制电路复杂，另开关器件数量众多；矩阵变换器同样存在开关器件多、控制策略复杂的问题，另其最大增益仅为0.866；Buck型和Boost 型AC/AC交流变换器虽然电路结构简单，但前者只能实现降压功能，后者只具有升压功能；Buck-Boost 型AC/AC交流变换器同样电路结构简单，且能实现升降压功能，但其开关管电压应力高，输入输出之间无直接能量传递通路，从而变换效率不高，且输入输出相位相反。
一种混合调制型三路输出dc-dc变换器
一种新型开关电容型Z源逆变器
一种新型开关电容型Z源逆变器王思;庄圣贤【摘要】针对传统Z源逆变器的直流升压因子较小、输入电流断续等缺点,提出一种新型的开关电容型Z源逆变器.开关电容型Z源逆变器保留了×型的基本结构,输入端口的2个电容和2个二极管形成开关电容结构.对开关电容型Z源逆变器的工作原理进行了详细分析,与传统Z源逆变器相比,开关电容型Z源逆变器大大地提高了电压的升压能力,只需要一个很短的直通零矢量时间就能获得高电压增益,且启动时具有抑制冲击电流的能力.同时可以保证输入电流的连续性,提高直流侧的电压利用率.此外,开关电容型Z源逆变器同样适用于燃料电池和光伏发电等分布式能源中.最后,通过仿真验证了理论分析的正确性.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2015(039)010【总页数】4页(P2228-2231)【关键词】Z源逆变器;开关电容;拓扑;直通状态【作者】王思;庄圣贤【作者单位】西南交通大学电气工程学院,四川成都610031;西南交通大学电气工程学院,四川成都610031【正文语种】中文【中图分类】TM464电压源逆变器在分布式能源系统、电动车和交流电动机驱动等领域得到了广泛应用[1]。
电压源逆变器是一种降压式逆变器，其交流输出电压低于直流母线电压。
在直流电压较低，交流输出电压较高的功率变换场合，需要一个额外的DC-DC升压变换器，从而增加系统成本，降低变换效率。
另一方面，电压源逆变器同一桥臂的上下开关管不能同时导通，否则会造成短路现象，损坏逆变器。
因此需在同一桥臂的开关信号之间加入死区时间，但由此会带来输出波形的畸变[2]。
针对传统逆变器的上述问题，有学者提出了Z源逆变器的拓扑结构，将传统DC-DC升压变换器与桥式逆变器成功结合在一起。
但传统Z源逆变器仍存在不足[3-5]，比如升压因子小、输入电流断续等问题。
为此，文献[3]提出的改进型Z源逆变器具有抑制启动冲击电流的能力，但其升压能力无提高。
文献[5]提出的改进型TZSI(trans-Z-source inverter)结构利用变压器匝数比实现升压能力的提高，但漏电感对电路的影响大，设计难度大。
基于MPPT的太阳能智能充电控制器
基于MPPT的太阳能智能充电控制器
苏秀蓉;王正仕;马进红;庞晋永
【期刊名称】《机电工程》
【年(卷),期】2013(030)009
【摘要】针对离网光伏发电系统中光伏电池利用率不高和蓄电池极易因充电不当而损坏的问题,分析了光伏电池的输出特性和蓄电池的充放电特性,结合最大功率点跟踪(MPPT)技术和同步整流技术,设计了一个基于同步BUCK电路的太阳能充电控制器并搭建了试验样机.通过运用带有温度补偿的并列三环PID控制方法对充电全过程进行了控制以实现蓄电池在恒流、恒压、MPPT等不同充电方式之间的智能切换.研究结果表明,该控制器在充分利用太阳能的基础上照顾了蓄电池本身的充电特性,避免了蓄电池意外受损,将充电效率提升到了96％以上,最终达到了优化能量管理的目的.
【总页数】4页(P1133-1136)
【作者】苏秀蓉;王正仕;马进红;庞晋永
【作者单位】浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027;浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027;浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027;浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027
【正文语种】中文
【中图分类】TM615
【相关文献】
1.基于MPPT的太阳能充放电控制器的研究和设计 [J], 付华良;刘艳云;王一凡
2.基于MPPT的太阳能智能充电控制系统 [J], 宫子媛;郭晓瑞
3.基于MPPT的太阳能充电控制器的设计 [J], 付蓉;张义雷;蒋富忠;周堃;赵俊东
4.基于双BUCK电路的MPPT太阳能控制器设计 [J], 杨立宏;袁夫全
5.基于Arduino单片机的太阳能智能充电控制器监测系统设计 [J], 杨立英
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电动汽车车载充电机与车载DC DC转换器-王正仕
电动汽车车载充电机(OBC)与车载DC/DC转换器王正仕（wzs@）浙江大学电气工程学院电力电子技术研究所中国电源学会.世纪电源网工程师交流会上海，2017年7月8日内容一、高性能电动汽车车载充电机(OBC)二、双向充电机(Bi‐OBC）技术方案三、车载DC/DC转换器电路拓扑比较四、充电桩电路方案王正仕：wzs@ ,一、高性能电动汽车车载充电机On-Board-Charger (OBC)王正仕：wzs@ ,一、高性能车载OBC电路结构PFC—满足网侧要求：PF、THD、宽范围电网 DC/DC—电气隔离、电池端压宽范围每一级电路高效率电路拓扑：主流方案* PFC—满足网侧要求：PF、THD、宽范围电网* DC/DC —电气隔离、电池端压宽范围* 每一级电路高效率技术性能内容功率 3.3kW @220V(AC) ;1.6kW @110V(AC)。
6.6kW, 9.9kW 输入电压范围85-265V(AC)功率因数（PF）>0.99（典型值）输入电流THD<4%额定输出电压360V（DC）输出电压范围200-400V(DC)输出电流范围0-12A整机效率96.3% （典型值）工作模式恒压、恒流（@ BMS指令或预设充电曲线）保护功能OVP、OCP、OLP、OTP支持CAN通讯变换器工作状态与故障诊断电路方案1：传统桥式PFC+LLC桥式PFC适合高电网电压，不利于110Vac系统应用的高效率电路方案2：无桥式PFC+LLC无桥PFC适合宽范围电网电压，有利于110Vac应用的高效率差分采样——无桥PFC低成本方案电路方案3：无桥式PFC+LLC双变压器LLC，有利于提高功率密度（减低变压器高度） 电力电子电路调试的GUI界面，方便调试PFC控制框图I-V-PFC控制模型PFC网侧波形Vac& IsLmLC 串联谐振LLC 谐振？(Lm)频率范围太宽！LLC 软开关变换器Lm 为变压器磁化电感Lm 减小LLC 网络的(Vo/Vi)传输1o r r L C w =?Vo / Viw s / w om e m e s s m e me m e s s m e i o L j R L j R C j L j L j R L j R L j R C j L j L j R V ω+ω⨯+ω+ωω+ω⨯=ω+ω+ωω=1//1//V 1.可升/可降2.增益更陡f 2f 1LLC 设计要点2111/r r L C w =?1. 效率优化点频率位置f 22.变压器变比Np:Ns, Vi/Vo, fs@ f2,考虑电压与负载宽范围3. Lm:Lr, 结合宽范围要求4. Lr&Cr, 考虑谐振Q 值、Cr 耐压ZVSZCS性能：充电机效率二、双向充电机(Bi-OBC）技术方案王正仕：wzs@ ,二、6.6kW车载双向充电机(Bi-OBC ）电路拓扑特点：正向充电6.6kW 反向逆变3.3kW 供车220VAC 两个3.3kW 模块并联模块化汽车级器件数字化控制:400V /320V-400V内容指标内容指标输入电压85V ‐265V AC/45‐65Hz 电流纹波1A pk‐pk输入电流24‐30A （32A Max ）最大输出功率 6.6kW @230VAC ，3.3kW@115VAC 输出电压200V‐400V 充电方式恒流、恒压、根据电池容量可设定电压精度/分辨率±2 V保护过压、过流、短路、过温系统效率95% @ 220Vac 92% @ 115Vac接口CAN 通讯接口，变换器工作状态信息输出PFC 效率98%工作环境温度‐40～+85°C功率因数（PF ）>0.99 @120VAC,>0.98@230VAC冷却方式水冷（水温度‐40～+75°C ）最大输出电流32A Max 运行时间15000小时电流精度/分辨率3 % / 200mA <±0.2A防水等级建议IP67技术指标二、车载双向OBC （续）采用（英飞凌）器件serial number type Main characteristic Footprint quantity 1IKW40N65F5A IGBT 40A 650V TO‐24712 2TC234MCU 100M TQFP14413TLE4284DV Voltage Regulator 15V TO‐25224TLE4275V50Voltage Regulator 5V TO26315AUIRS2191S Half Bridge Drive SO‐1686AUIRB24427S Drive Two MOSs SO‐817IPW65R048CFDAIPW65R080CFDMOSFET48mohm650V/80mohm 650VTO‐24768IDW30E65D1Diode 30A 650V TO‐2476 9TLE7368Power manager1 10TLE6250CAN收发器1二、车载双向OBC （续）反向变换效率关键技术：双向LLC变换器、双向宽范围、双向高效率固有谐振频率(fr)计算王正仕：wzs@ ,：折算：总电容：固有频率：三、车载DC/DC转换器电路拓扑比较王正仕：wzs@ ,（1）全桥PWM 硬开关变换器特点硬开关工作，效率较低副边有电压过冲Co电感Ld大电流（220A！）一级变换宽范围调节输出纹波小，Co的ESR要求低典型效率：92%（2）移相全桥ZVS 变换器特点MOS：ZVS，有利高效率副边有电压过冲Co电感Ld大电流（220A！）Ip有环流，变压器发热一级变换宽范围调节输出纹波小，Co的ESR要求低典型效率：94%（3）LLC变换器（ZVS，ZCS）特点LLC MOS:ZVS；D:ZCS；有利高效率二级变换不需要大电流输出电感输出纹波大，Co的ESR要求高对二极管要求低（ZCS）典型效率> 95.5%王正仕：wzs@ ,主要指标内容功率3kW输入电压范围200-400VDC, 340V Normi 输出电压范围9-16VDC ，13.8V Normi 输出电流范围0-220A DC综合效率>95%@75%以上负载，>92%@50%负载，>90%@25%负载保护功能OVP 、OCP 、OLP 、OTP 支持CAN 通讯变换器工作状态与故障诊断信息冷却方式水冷技术指标三、车载DC/DC 转换器（续）采用器件实物样机照片3kW车载高效率DC/DC转换器90%91%92%93%94%95%96%97%98%3006009001200150018002100240027003000效率负载（W ）Vo=13.8V 效率曲线200V340V 400V效率vs 功率三、车载DC/DC 转换器（续）四、充电桩电路方案三相维也纳整流PFC 2个LLC DC/DC 串并联三相AC锂电池Vdc 400V 400V功率：15kW~60kW(120kW)采用多模块并联欢迎交流！2017年7月8日上海.兴华宾馆。
Boost讲义
Boost ，升压型变换器，顾名思义，是一种开关直流升压电路，它可以是输出电压比输入电压高。
用于将一个较低的输入电压升高到一个所需的输出电压，以最经典的直流升压变换器为例进行介绍。
1. 拓扑稳态分析如图1所示，为最基本的直流升压变换器，图中器件均为理想元器件。
开关SW1以固定频率重复开通关断，这种开关行为在L, SW1和D1连接点产生一串脉冲，L 和C 形成输出滤波器将这种脉冲串滤波产生一个直流输出电压V out 。
图1基本的直流升压变换器当开关器件工作在导通状态时，电感器L 储能，其电流以斜率Vin/L 上升；二极管D1阳极电位等于地电平，阴极电位等于输出电压值，所以D1反偏阻断，电容C1为负载提供输出电流； 而当开关器件工作于截止状态，由于电感电流不能突变，电感产生反方向的感应电压，使D1正向导通，储存在电感器的能量为负载提供输出电流同时为电容C1充电，电感电流以斜率(V out-Vin)/L 下降。
1) 功率变换器的稳定状态稳定状态即指每个开关周期为前一开关周期的复制，则要求开关导通时电感电流的增加量等于开 关截止时的电流减少量。
(伏秒法则是描述稳定状态的另一方法，但是出发点都是一致的)根据变换器稳定状态下每个开关周期起始(结束)时电感电流的实际值判断变换器的工作模式：稳定状态下若每个周期中电流都回到零，则为断续导电模式(DCM)；若电流回到某一非零值，则称为连续导电模式(CCM)；若恰好在周期结束时回到零，则称为临界连续模式(BCM)，当变换器工作于BCM 时，可自由选择DCM 或CCM 方程。
2) 直流升压变换器CCM 模式的稳态分析a) 开关SW1导通期间，即时，如下图2所示，为等效电路。
s DT t 0≤≤当晶体管导通时，二极管截止(t=0~DTs)，输入电压Vin 向能量传递电感L 充磁，负载电压V out 靠滤波电容C 维持；图2开关器件导通时的等效电路电感两端电压： in L V V ＝电感电流上升，增加量为：s inon T D LV I ⋅Δ＝b)开关SW1截止期间，即s s T t DT ≤≤，如下图所示，为等效电路。
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MCU控制板 TC233
功率板
二、车载双向OBC（续）
关注桥电路上下MOS / IGBT驱动：
1. 驱动电路布线，防止干扰引起的直通故障 2. 驱动电路：负压关断（-5V） 3. MCU与功率电路隔离驱动
桥式电路
自举浮地驱动的干扰问题
关断电压：0V
1. 驱动回路、功率回路，地 线布局，避免干扰。 2. -5V关断
200V-400V
±2V
充电方式
保护 接口 工作环境温度 冷却方式 电流精度/ 分辨率
恒流、恒压 根据电池容量可设定
过压、过流、短路、过温 CAN通讯接口，变换器工作 状态信息输出 -40°～+85°C 水冷 3 % / 200mA <±0.2A
95% @ 220Vac 92% @ 115Vac
98% >0.99 @120VAC >0.98 @230VAC 32A Max
1.shorten the charging time from eight to two hours, 2. reduce the cost by around $2,000.
——Chalmers University of Technology in Sweden.
BCTS工作模式
车载充电（OBC）
典型效率：92%
三、车载DC/DC转换器（续）
（2）移相全桥ZVS变换器
特点
MOS：ZVS有利高效率
Co
副边有电压过冲 电感Ld大电流（220A！）(图 台程朝达对应电感） Ip有环流，变压器发热 一级变换 宽范围调节 输出纹波小，Co的ESR要求低 典型效率：94%
三、车载DC/DC转换器（续）
每一级电路高效率
一、高性能车载OBC（续）
电路拓扑：主流方案
* PFC—满足网侧要求：PF、THD、宽范围电网 * DC/DC —电气隔离、电池端压宽范围 * 每一级电路高效率
一、高性能车载OBC（续）
电路结构(新..)
3.3kW高效率OBC
技术性能
功率 输入电压范围 功率因数（PF） 输入电流THD 额定输出电压 输出电压范围 输出电流范围 整机效率 工作模式 保护功能 支持CAN通讯 85-265V(AC) >0.99（典型值） <4% 360V（DC） 200-400V(DC) 0-12A 96.3% （典型值）
核心元器件器件（英飞凌）
serial number
1 2
二、车载双向OBC（续）
type
IKW40N65F5A TC233
Main characteristic
快速IGBT 40A 650V Aurix MCU
quantity
12 1
4 5
6 7
2ED020I12 AUIRS2191S
AUIRB24427S IPW65R048CFDA IPW65R080CFD
固有谐振频率( fr )计算
折算：
总电容： 固有频率：
英飞凌驱动IC
反向变换效率
英飞凌MCU：TC233
王正仕：wzs@ ,
二、车载双向OBC（续）
Cr2电压波形（正限），变压器VTran波形
：
双向LLC变换器波形 :变压器副边电压Vs、谐振电流 Is Vs
二、车载双向OBC（续）
Байду номын сангаас
LLC设计要点
1. 效率优化点fo：位于 f2 附近 2.变压器变比 Np:Ns, Vd/Vo,考虑电压与负载宽适应范围
3. Lm:Lr, 结合宽范围要求
4. Lr&Cr, 考虑谐振Q值、Cr耐压
w2 = 1/ Lr ? Cr
注意：Cr耐压要求，随工作频率fs增大而下降【Epcos电容器】
谐振电容Cr
模块化
汽车级器件 数字化控制
技术指标
内容 输入电压 输入电流 指标 85V -265V AC/45-65Hz 24-30A （32A Max） 内容 电流纹波 最大输出功率
二、车载双向OBC（续）
指标 1A pk-pk 6.6kW @230VAC，3.3kW @115VAC
输出电压
电压精度/分辨率 系统效率 PFC效率 功率因数（PF） 最大输出电流
负压关断驱动&IGBT电压波形
Vds Vgs2
Vgs1
OBC新趋势（1）——驱动充电一体机
电路结构(新方案..)
1.电机驱动 & OBC合用一套电路
2.大功率便于快速充电
3.具有双向功能（AC电源或V2G）
一、高性能车载OBC（续）
电路结构(非主流、新..)
功率传递
The Bidirectional Charge- and Traction-System (BCTS)
内容：汽车零件资质与质量标准
要点：
温度范围：-40°C~125°C； -40°C~150°C（发动机周边） 防水 震动冲击 粉尘发霉 稳定性 & 安全性 灵敏度 寿命：15年20万公里 。。。
电动汽车电机驱动与电池充电系统
驱动逆变器 OBC
AC慢充
地面充电桩充电
DC快充
电动汽车电池电压
“*”为优选电压等级
CCM 过谐振( fs >= fo ) Vtran Isec
变压器电压Vtran如何选取 ？【最低频率点？】
DCM 欠谐振( fs < fo ) Vtran
Isec
常见问题：N取值过大（保守），导致变压器尺寸过大。
一、高性能车载OBC（续）
ZVS
ZCS
LLC变换器的零电压开通 & 零电流关断
MOS：ZVS
电动汽车车载充电机(OBC)与车载DC/DC转换器
王正仕
（wzs@） 浙江大学电气工程学院 电力电子技术研究所
中国电源学会
“新能源汽车充电与驱动技术”专题研修班 杭州，2017年10月22日
内 容
一、高性能电动汽车车载充电机(OBC)电路
二、双向充电机(Bi-OBC）技术方案
三、车载DC/DC转换器电路拓扑比较
地面充电桩充电
一体机方案1
700V
400V / 100A
一体机方案2
700V
400V / 100A
800V
OBC新趋势（2）——SiC器件800V OBC
SiC器件 + 800V系统 双向OBC
目标：更高效率：97-98%，更高功率密度（高频）
800V
300k~500kHz
OBC新趋势（3）——新电路拓扑
Vo / Vi
Lm
Re
Vo
f1
f2
ws / wo
Re jLm Vo Re // jLm Re jLm 1 Re jLm 1 Vi jLs Re // jLm jLs jC s jC s Re jLm
1.可升/可降 2.增益更陡
一、高性能车载OBC（续）
一、高性能车载OBC（续）
电路方案2：无桥式PFC+LLC
无桥PFC适合宽范围电网电压，有利于110Vac应用的高效率
无桥PFC的两个缺点
一、高性能车载OBC（续）
1.共模EMI大 2. 霍尔电压传感器，价格高
LEM
AC电压检测
贵
一、高性能车载OBC（续）
解决无桥PFC的EMI
一、高性能车载OBC（续）
一、高性能车载OBC（续）
内容
3.3kW @220V(AC) ;1.6kW @110V(AC)。 6.6kW, 9.9kW
恒压、恒流（@ BMS指令或预设充电曲线） OVP、OCP、OLP、OTP 变换器工作状态与故障诊断
一、高性能车载OBC（续）
电路方案1：传统桥式PFC+LLC
桥式PFC适合高电网电压，不利于110Vac系统应用的高效率
….800V...
电气隔离绝缘：电池包
电池瓶颈：1.里程焦虑（容量） 、 2.充电焦虑（方便快速）
150公里 / 400公里 30分钟 / 10分钟
充电难题：1.大功率/技术（快速）、2.方便/政策（点多）
150kW / 350kW
一、高性能车载OBC
OBC电路结构
PFC—满足电网侧要求：PF、THD、宽范围电网 DC/DC —电气隔离、电池端压宽范围
fs>=fo
注意：单向 & 双向LLC的变压器电压波形不同
fs<fo
双向LLC变换器的效率 / 正向
二、车载双向OBC（续）
双向LLC变换器的效率 / 反向
二、车载双向OBC（续）
二、车载双向OBC（续）
6.6kW 双向OBC机壳
6.6kW 双向OBC电路
IGBT
水冷散热器 （内装磁芯元件）
四、充电桩电力电子变换器方案
王正仕：wzs@ ,
一、高性能电动汽车车载充电机电路
On-Board-Charger (OBC)
王正仕：wzs@ ,
车载设备与汽车级电子元器件
AEC标准：汽车级电子元器件&部件
AEC100 为有源器件，AEC200为无源器件 A（Automotive） E（Electronics） C（Council） 发起委员会：克莱斯勒、通用、福特
单级变换：PFC与DC/DC二合一 / 单级PFC 价格更低，体积更紧凑
三、车载DC/DC转换器电路拓扑比较
三、车载DC/DC转换器（续）
（1）全桥PWM硬开关变换器
特点
硬开关工作，效率较低
Co
副边有电压过冲（选高电压 MOS,Rds-on大） 电感Ld大电流（220A！） 一级变换 宽范围调节 输出纹波小，Co的ESR要求低