山东科技大学学士学位论文
V (4-3) URM?220?2?311设计中考虑到光伏电源电压波动和整流电路中的器件损耗，二极管的最大反向工作电压和最大电流均选取一定的裕度。实际电路中选用 1N5408 硅整流二极管，其反向工作峰值电压为 1000V，最大工作电流为 3A。
4.3快速充电系统斩波电路的设计
研究蓄电池快速充电的关键任务之一是在充电过程中通过负脉冲放电及时缓和铅酸蓄电池的极化现象，提高蓄电池的可接受充电电流比。为提高充电过程的能量利用效率，负脉冲放电回路采用能量回馈型。因此，为实现充电桩快速充电，斩波电路的设计必须具备充、放电功能，即斩波变换电路可逆，能量可双向流动。
基于上述分析，本文的斩波电路选Buck/Boost型拓扑，即充电时为Buck电路，放电时为Boost电路，Buck/Boost 型斩波电路的拓扑结构如图 4.4 所示。
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图4.4 Buck/Boost 型斩波电路拓扑结构图 电动汽车光伏充电桩的研究与设计
1.Buck/Boost 型斩波电路的原理分析
（1）当充电电源对蓄电池充电时，开关管Q3开通，Q4关断。直流电压经过Q3、滤波电感L1 、续流二极管D5组成Buck电路。通过控制Q3的开通与关断，实现对充电电压或电流的控制。
（2）当蓄电池进行去极化负脉冲放电时，开关管Q4 开通，Q3 关断。蓄电池通过L1、D4、Q4向电容C1充电，形成Boost电路。因此蓄电池放出的电量被储存在C1中，当去极化结束时，由于C1两端电压较高，能量通过上述的 Buck 电路流回电池。当电压低于一定值时，由光伏电源通过充电装置向蓄电池供电。下面将分别介绍 Buck和 Boost电路的参数计算和元器件选型。
2.蓄电池充电Buck电路的设计
降压斩波电路(Buck Chopper)的原理图如图4.4 所示。当开关管 V 闭合时，电源 E 同时为负载和电感供电，从而完成电感的储能；续流二极管 VD 在开关管 V 关断时给负载中的电感电流提供通道。
图4.6为降压斩波电路电流连续时的工作波形。由图4.5中开关管V的栅射电压UGE波形可知，在 t = 0时刻驱动开关管 V 导通，电源 E 向负载供电，负载电压U0 = E，负载电流i0 按指数曲线上升。当t = t1时刻，控制开关管 V 关断，负载电流经二极管 VD 进行续流，而负载电压U0 则近似为零，负载电流呈指数曲线下降。为了使负载电流连续且脉动小，通常串接较大电感值的电感 L。至一个周期 T 结束，再驱动开关管 V 导通，重复上一周期的过程。当电路工作于稳态时，负载电流在一个周期的初值和终值相等。
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图4.5降压斩波（Buck）电路原理图 负载电压的平均值：
U0?tontonE?E?DE (4-4)
ton?toffT式（4-4）中，ton为一个周期内开关管V处于通态的时间，toff为一个周期内开关管V处于断态的时间，T为开关管的周期，D为占空比。
图4.7压降斩波（Buck）电路电流连续时的波形 2.蓄电池充电Buck电路的设计
Boost 电路即升压斩波电路（Boost Chopper），其电路原理图如4.7 所示。
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电动汽车光伏充电桩的研究与设计
图4.7升压斩波（Boost）电路原理图 首先分析Boost变换器的工作原理，首先假设电路中电感L值很大，电容C也很大。当开关管处于通态时，二极管截止，电源向电感L充电，充电电流I L基本恒定，输出电压Vout靠输出滤波电容C维持，由于C值很大，输出电压Vout 基本保持恒定，设V处于通态的时间为ton ，此阶段电感 L上积蓄的能量为Lin Von It，其等效电路如图 4.8a所示；当 V 出于断态时，二极管导通，电感把前一阶段储存的电能全部释放给负载和电容，同时电源也向负载R提供能量，设开关管处于断态的时间为toff ，则在此期间电感 L 释放的能量为(Vout－Vin)I Ltoff ，其等效电路如图 4.8b所示。当电路工作于稳态时，一个周期内 T 中电感积蓄的能量与释放的能量相等，即：
化简得公式（4-6）： Vout?VinILton??Vout?Vin?ILtof f (4-5)
ton?toffTVin?Vin (4-6) tofftoff上式中T/toff≥1，即输出电压高于输入电压，故称该电路为升压变压器。因此式（4-6）可以表示为下式：
1Vin (4-7) Vout?1?D
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b. V截止，VD导通 a. V导通，VD截止 图4.8 Boost 变换器两种开关状态的等效电路 升压变换器之所以能提高直流电压，使得输出电压高于输入电压，主要基于两点：（1）电感 L 储能之后有电压泵升的作用；（2）电容 C 可以保持住负载两端的输出电压。
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