【摘 要】
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在全球气候变暖以及能源危机的形势下,发展电动汽车成为世界各国节能减排的重要措施。电动汽车是以电能作为动力的交通工具,因此,给电动汽车供电的充电桩是不可或缺的装置。室外的充电桩极易遭受雷电天气（感应雷或直击雷的浪涌冲击）,雷电的放电过程实际上是快速瞬变的脉冲群,这类脉冲群电磁干扰信号通过缝隙、孔洞以及线缆等耦合途径会造成电子设备损坏、误动作以及逻辑失灵等,这将严重影响充电桩的正常工作。因此,为了出厂
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在全球气候变暖以及能源危机的形势下,发展电动汽车成为世界各国节能减排的重要措施。电动汽车是以电能作为动力的交通工具,因此,给电动汽车供电的充电桩是不可或缺的装置。室外的充电桩极易遭受雷电天气（感应雷或直击雷的浪涌冲击）,雷电的放电过程实际上是快速瞬变的脉冲群,这类脉冲群电磁干扰信号通过缝隙、孔洞以及线缆等耦合途径会造成电子设备损坏、误动作以及逻辑失灵等,这将严重影响充电桩的正常工作。因此,为了出厂前对充电桩进行电磁兼容（electromagnetic compatibility,EMC）敏感性测试,本项目设计了模拟雷电环境的高压脉冲源。本文设计的脉冲源指标:上升沿小于20ns,电压峰值为50k V,脉冲间隔时间最小为100μs,且以10μs为步长连续可调的多个双指数脉冲群。具体工作内容如下:采用线性叠加的原理,提出了利用多路延时放电的电路拓扑结构,确定了连续可调的多个脉冲群的设计方案。介绍了脉冲源的构成,确定以电容储能式作为储能方式、氢闸流管作为高压开关装置以及高压直流电源作为初级能源的方案。对电容储能放电式脉冲形成原理进行Matlab/Simulink仿真分析,得出输出脉冲与不同回路参数的关系;对氢闸流管工作原理进行分析,计算参数并选定器件;对多个脉冲群的参数进行分析,经Matlab/Simulink仿真,得到合适的参数。设计了高压直流电源主电路,包括EMI滤波电路、整流滤波电路、全桥逆变电路、高频变压器和倍压整流电路。EMI滤波电路可抑制交流线和电子器件带来的电磁干扰;整流滤波电路、全桥逆变电路、高频变压器和倍压整流电路实现DC/DC电压可调。设计了脉冲源控制系统,包括DSP控制和上位机控制,主要实现时序控制模块、按键调制模块、PID算法模块以及相互通讯的RS-485模块。上位机传输脉冲源路数、频率大小和脉冲间隔时间给DSP,实现输出路数、频率和间隔时间都可调的脉冲源;可通过远程控制判断是否出现过流状态,保护系统安全。脉冲源样机测试,就脉冲源本身存在干扰问题,设计了抗干扰防护措施;对脉冲发生回路测试,包括不同路数、不同间隔时间、不同频率的实验测试。测试结果表明:上升沿小于20ns,电压峰值为50k V,且实现了脉冲源系统的时序控制,使得模拟环境更加趋于真实雷电环境。
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