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基于混合多电平的锂电池充电系统的研究

发布时间:2018-04-20 02:26

  本文选题:混合多电平 + 充电系统 ; 参考:《上海电力学院》2017年硕士论文


【摘要】:由于全球变暖、雾霾等气候问题日趋严重,对国民经济造成巨大损失,因此政府积极推行才用清洁能源代替传统能源。而传统燃油交通工具在温室气体排放、废气污染中占主要部分,所以国家大力提倡电动汽车的普及,同时与电动汽车相关的充电桩、车载锂电池等产业也得到快速发展。本文以实际工程中车载锂电池充电系统为研究对象,分别从系统拓扑结构、工作原理、控制策略、样机实验等方面进行系统介绍。对于拓扑结构与工作原理,本文按照结构、功能、调制等特点将子模块分为两类:低频充电子模块(全桥结构)和高频调节子模块(NPC双PWM结构),两者互相级联得到多电平输出,能够有效地抑制谐波的影响。对两种子模块的拓扑结构分别进行详细地说明,并结合各子模块拓扑结构特点,提出以低频充电模块实现电能交换、高频调节子模块完成电流跟踪的工作机理,从理论上给出低频充电子模块导通角的计算方法,而且对两种子模块具体的调制方法都进行了相应的描述;同时在MATLAB/SIMULINK中搭建基础仿真,验证基本的充电功能。对于控制策略,本文按照高频调节子模块与低频充电子模块分别进行介绍,首先针对高频调节子模块电流跟踪控制策略介绍了基于比例积分控制器、基于准比例谐振控制器和基于重复控制器的三种控制策略,详细分析了各种控制器的优缺点以及取舍理由;然后对低频充电子模块导通角的组合算法进行了分析,提出算法所应满足的条件判据,并分别论证轮换策略和优化导通策略,给出了两种算法的实现流程。其次对系统的控制流程以及故障应对做了详细的探讨,并分别按照不同的故障类型提出相应的处理措施;最后在MATLAB/SIMULINK中验证了控制策略的正确性。对于样机实验,首先对实验平台进行介绍,并对其中元器件的选型进行了阐述,然后介绍了系统的硬件结构、通信方式、软件流程,最后截录了实验波形对文中所述理论进行验证。
[Abstract]:Due to global warming, haze and other climate problems are becoming more and more serious, resulting in huge losses to the national economy, so the government has been actively promoting the use of clean energy instead of traditional energy. Traditional fuel vehicles play a major role in greenhouse gas emissions and exhaust gas pollution. Therefore, the country strongly advocates the popularization of electric vehicles, at the same time, the electric vehicles related to charging piles, on-board lithium batteries and other industries have been rapidly developed. In this paper, the system topology, working principle, control strategy, prototype experiment and so on are introduced. In this paper, according to the characteristics of structure, function and modulation, the sub-modules are divided into two categories: the low-frequency electronic charging module (full-bridge structure) and the high-frequency adjusting sub-module (NPC) dual PWM structure. The two modules cascade each other to obtain multi-level output. It can effectively suppress the influence of harmonics. The topology structure of the two submodules is explained in detail, and combined with the characteristics of each sub-module topology, the working mechanism of using low-frequency charging module to realize electric energy exchange and high-frequency regulating sub-module to complete current tracking is put forward. The calculation method of the conduction angle of the low frequency electronic charging module is given theoretically, and the specific modulation methods of the two submodules are described accordingly. At the same time, the basic simulation is built in MATLAB/SIMULINK to verify the basic charging function. The control strategy is introduced in this paper according to the high frequency regulation submodule and the low frequency charge electron module. Firstly, the proportional integral controller is introduced for the current tracking control strategy of the high frequency regulation submodule. Based on the quasi-proportional resonance controller and the repetitive controller, the advantages and disadvantages of each controller and the reasons for choosing and choosing are analyzed in detail, and then the combination algorithm of the conduction angle of the low-frequency electronic module is analyzed. The condition criterion of the algorithm is put forward, and the rotation strategy and the optimal turn-on strategy are demonstrated, and the realization flow of the two algorithms is given. Secondly, the control flow and fault response of the system are discussed in detail, and the corresponding treatment measures are proposed according to different fault types. Finally, the correctness of the control strategy is verified in MATLAB/SIMULINK. For the prototype experiment, the experimental platform is introduced, and the selection of components is described. Then, the hardware structure, communication mode and software flow of the system are introduced. Finally, the experimental waveforms are recorded to verify the theory described in this paper.
【学位授予单位】:上海电力学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM910.6

【参考文献】

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本文编号:1775842

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