充电机后级DC/DC变换器的充电控制方法与均流策略研究

发布时间：2021-05-10 05:37

　　发展电动汽车是节能减排、改善气候的重要途径,电动汽车充电机的发展是电动汽车推广普及的基础。电动汽车充电机由前级整流器和后级DC/DC变换器组成,充电功率控制主要取决于后级DC/DC变换器的控制。本文以电动汽车充电机为应用对象,主要研究了变压器隔离型DC/DC变换器的充电控制方法和多模块并联均流策略。设计了用于电动汽车充电机的变压器隔离型DC/DC变换器主电路拓扑,分析了DC/DC变换器的工作原理,建立了全桥两电平DC/DC变换器的线性化小信号交流模型,计算和选择了2015kW变换器的主电路参数,确定了变换器的控制系统结构。针对充电机的恒压限流充电控制要求,设计了一种调制波选择控制结构,当直流充电电压越限时选择直接恒压控制,而当充电电流越限时选择直接恒流控制。减少了控制环路数,提高了控制系统稳定性。比较了调制波选择控制与传统电压外环、电流内环的双闭环串级控制的优缺点。建立了20PSIM平台下的仿真模型,仿真验证了基于调制波选择结构的恒压限流充电控制策略的优越性。电动汽车充电桩通常由多个充电机模块并联而成,方便扩展充电桩的充电功率,充电机模块间的均流控制有助于均衡各模块使用寿命和提高充电性... 

【文章来源】：西安理工大学陕西省

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 电动汽车充电机概述
        1.2.1 充电机的分类
        1.2.2 充电机的发展历程
        1.2.3 充电机的发展趋势
    1.3 国内外研究现状分析
        1.3.1 充电机后级DC/DC变换器的研究现状
        1.3.2 充电机的充电控制方法研究现状
        1.3.3 充电机的均流控制方法研究现状
    1.4 本文主要研究内容
2 充电机后级DC/DC变换器的工作原理与数学模型
    2.1 全桥两电平DC/DC变换器的工作原理
    2.2 全桥两电平DC/DC变换器的动态模型
        2.2.1 大信号动态模型
        2.2.2 线性化小信号交流模型
        2.2.3 小信号交流等效电路
    2.3 主电路参数选择
        2.3.1 变压器变比的选择
        2.3.2 功率器件IGBT的选择
        2.3.3 整流二极管的选择
        2.3.4 LC滤波器参数的选择
    2.4 本章小结
3 充电机的充电控制方法研究
    3.1 充电控制方式研究
        3.1.1 恒压充电方式
        3.1.2 恒流充电方式
        3.1.3 恒压限流充电方式
        3.1.4 恒流限压充电方式
        3.1.5 三阶段充电方式
        3.1.6 分级恒流充电方式
    3.2 充电机的充电控制策略研究
        3.2.1 基于双闭环串级控制的恒压限流充电控制策略
        3.2.2 基于调制波选择控制的恒压限流充电控制策略
    3.3 调制波选择控制策略中控制器的设计
        3.3.1 电压环控制器的设计
        3.3.2 电流环控制器的设计
        3.3.3 系统稳定性对比分析
    3.4 仿真验证
        3.4.1 仿真模型的搭建
        3.4.2 仿真结果对比分析
    3.5 本章小结
4 充电机的并联均流控制策略研究
    4.1 电流不均衡原因分析
    4.2 模拟均流控制方法研究
        4.2.1 输出阻抗法
        4.2.2 主从均流法
        4.2.3 最大电流自动均流法
        4.2.4 平均电流自动均流法
    4.3 数字均流控制策略研究
        4.3.1 基于双闭环串级结构的数字均流控制策略
        4.3.2 基于调制波选择结构的数字均流控制策略
    4.4 数字均流控制系统方案设计
        4.4.1 CAN总线简介
        4.4.2 数字均流系统方案
        4.4.3 软件设计
    4.5 本章小结
5 实验验证与结果分析
    5.1 充电机实验平台的搭建
        5.1.1 单模块实验平台
        5.1.2 两模块并联实验平台
    5.2 充电控制策略的实验验证
        5.2.1 输出电压电流波形
        5.2.2 电流限定实验
        5.2.3 充电方式切换实验
        5.2.4 负载突变对比试验
    5.3 均流控制策略的实验验证
        5.3.1 均流稳态实验
        5.3.2 均流动态实验
    5.4 本章小结
6 全文总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
在校学习期间发表的论文及获奖情况


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于三电平拓扑的充电机控制策略研究[J]. 朱丹,毛亚辉,王琴,周百灵.  电力电子技术. 2017(02)
[2]一种新型军用电源智能充电机控制算法[J]. 吴德刚,赵利平.  火力与指挥控制. 2017(01)
[3]基于DSP控制的电动汽车充电机模块[J]. 李勇,唐亮,刘爱忠.  电工技术. 2016(06)
[4]三倍流整流ZVS20PWM三相全桥直流变换器[J]. 刘畅,金科.  中国电机工程学报. 2015(01)
[5]电动汽车充放电系统建模与仿真[J]. 刘月贤,王天钰,杨亚宇,王晓茹.  电力系统保护与控制. 2014(13)
[6]单-双环控制ZVS电动汽车充电电源研究[J]. 刘晓东,汪中勇,方炜,刘雁飞.  电源技术. 2014(04)
[7]DC-DC开关电源的建模与控制设计[J]. 毕超,肖飞,谢桢,陈明.  电源技术. 2014(02)
[8]基于LCL滤波的vienna拓扑三相整流技术研究[J]. 林壮,姚文熙,吕征宇.  电力系统保护与控制. 2013(11)
[9]浅析开关电源模块并联均流方法[J]. 张伊凡,王乐.  电子测试. 2013(05)
[10]一种交错并联高升压BOOST变换器[J]. 汪洋,罗全明,支树播,周雒维.  电力系统保护与控制. 2013(05)

博士论文
[1]纯电动汽车充电系统稳定性与谐波特性研究[D]. 李晶.北京交通大学 2014

硕士论文
[1]半桥三电平ZVS充电机及其并联均流技术的研究[D]. 胡佳男.电子科技大学 2016
[2]ZVS半桥三电平充电机控制策略研究和实现[D]. 陈倩玉.电子科技大学 2016
[3]数字控制电动汽车高性能车载充电机设计与研究[D]. 周贺.浙江大学 2016
[4]混合动力动车组锂电池充电机研究与设计[D]. 贾海杰.北京交通大学 2015
[5]我国新能源汽车的现状及前景分析[D]. 吴会敏.吉林大学 2014
[6]VIENNA电路的整流技术研究[D]. 冯建波.燕山大学 2013
[7]牵引用蓄电池智能充电机的研究与开发[D]. 高飞燕.湖南大学 2006



本文编号：3178787