《电动汽车AC—DC电能变换器整流方式介绍及仿真》-工学论文，工业技术论文-论文范文参考-科学狗论文网

标题

电动汽车AC—DC电能变换器整流方式介绍及仿真

范文

印治涛潘江如何龙佟灵茹

摘要：首先对电动汽车的充电装置和其电能变换部分进行了介绍，并分析了半波整流、全波整流和桥式整流3种整流方式各自的原理和优缺点，重点介绍了桥式整流这种在汽车充电装置上应用较多的整流方式，最后运用MATLAB软件对功率较大的直流和交流充电桩桥式整流过程进行了仿真模拟。

关键词：电动汽车；充电桩；AC-DC转换；MATLAB仿真

中图分类号：TM341 文献标志码：A

0 引言

汽车给人们的生活带来了方便，促进了人类社会的发展，但是也带来了极大的环境问题。另外，随着化石能源的消耗，人们需要寻找到一种新的替代方式，来解决化石能源的日益短缺和环境问题。作为一种新的发展方向，电动汽车以其低污染、可持续发展的特点逐渐成为人们的研究对象。

电动汽车可实现低排放甚至零排放，能量來源广泛、噪声低和能量可回收等优点，有望成为新的重要交通工具。世界各个国家政府都制定了相关政策，加大研发力度。我国国务院2005年就提出鼓励发展电动汽车，并相继颁布了多种激励措施。尤其在公共交通领域推动“十城千辆”计划，并在私人购车方面给予补贴以及给予电动汽车研发项目和电动汽车厂家以管理政策和财政政策上的倾斜，有力促进了我国电动汽车产业的发展。电能是电动汽车的能量来源，如何实现给电动汽车充电也备受人们关注。

1 电动汽车充电桩和AC-DC电能变换

电动汽车的充电桩是实现电动汽车充电的装置，分为直流充电桩和交流充电桩。直流充电桩功率较大，充电速度较快，采用三相380 V交流电，一般在户外应急充电或专用大型充电站布置。交流充电桩功率较低，可采用家用单相交流电或三相交流电，一般是家用或用在小区充电。

充气桩的作用是将高压交流电转变成适合给汽车电池充电的直流电。这一过程中将交流电向直流电转换就是通过AC-DC转换器完成的。实现方式有半波整流、全波整流和桥式整流3种。

2 AC-DC电能转换器整流方式介绍

2.1 半波整流电路

半波整流电路是由变压器、整流二极管、负载组成的。变压器把交流电转变成大小合适的交流电，再由二极管等元件构成的电路把交流电转变成所需的直流电。其原理图如图1所示。

如图 1所示，如果规定一个周期内前半个周期电压为正值，且此时可以通过负载形成回路，则相应的在同一个周期的接下来半个周期内就为负值，根据整流二极管的特性，此时就不能通过负载形成回路。虽然达到了整流的目的，但是一个周期中半个周期内是没有电流的。半波整流的电压平均值可以达到交流电压平均值的一半。

2.2 全波整流电路

全波整流是一种可以充分利用输入电能的电路，其原理如图2所示。在一个周期内，前半个周期内次级线圈上的电压为正向且可以通过VT1，则在负载上的电流为从上往下的。相应的，在后半个周期内，电压为负值，可以使VT2导通，负载上又有从下往上的电流。全波电路不仅利用了正半周期的能量，也巧妙地利用了负半周期的能量。能量利用效率是半波整流电路的2倍，整流之后的电压平均值可以达到输入的交流电压的平均值。

虽然全波整流电路的能量效率相对高，但是这种整流电路的变压器中有一个中心抽头这一明显的缺陷，这种结构给设备的生产制造带来了很大难度，增加了额外的生产成本。另外，这种电路在工作时二极管的两端需要承载两倍于次级电压的电压，这就需要用能够承载较大电压的二极管，同时在电路中形成较大的电压冲击，有可能对负载造成损坏，这些因素造成全波整流电路的应用范围十分有限。

2.3 桥式整流电路的介绍

桥式整流电路是在电子电路中应用最广泛的一种整流电路。由于这种整流电路拥有不输全波整流电路的能量利用效率，又克服了全波整流电路的诸多弊端。

桥式整流电路的原理图如图3所示。这种电路的4个晶闸管中，晶闸管VT2和晶闸管VT3的导通角一样，VT1、VT4的导通角一样，且这2组晶闸管的导通角差180°，即两组晶闸管不能同时导通。若在一个周期内，在前半个周期电源提供的电压可以通过VT1、VT4加载到负载两端，在负载上形成从上向下的电流。那么在另外半个周期内，VT1、VT4被反向截止，虽然电源电压的方向与之前相反，但此时VT2、VT3导通，加载到负载两端的电压与前半个周期一样。

3 桥式整流的仿真

鉴于半波整流和全波整流方式应用范围有限，在电动汽车的充电装置中多用桥式整流，该文只对桥式整流进行仿真介绍。

3.1 单相桥式整流

4 结论

由于传统能源汽车使用带来的环境和能源问题以及电动汽车本身环保的优点，发展电动汽车必然成为一种趋势。该文对电动汽车充电装置的作用和分类进行了介绍，并对3种整流方式进行了对比分析，对应用较多的桥式整流进行了仿真模拟。

参考文献

[1]龚金科.汽车排放污染与控制[M].北京：人民交通出版社，2005.

[2]郝兵，肖云祥，李俊.柴油机污染物的生成机理及净化研究[J].科技通讯，2014（6）：138-139.

[3]王建昕，傅立新，黎维彬.汽车排气污染治理及催化转化器[M].北京：化学工业出版社，2001：1-21.

[4]彭红梅.掺醇燃料发动机尾气中甲醛检测方法及其排放特性的研究[D].天津：天津大学，2018：1-2.

[5]唐钰.政策工具视角下的广东省新能源汽车产业政策研究[D].广州：华南理工大学，2018：1-2.

[6]潘家兴.电动汽车电池组充放电变换器的研制[D].青岛：山东科技大学， 2017：1-2.

随便看

科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。