具有智能功率分配的双向车载充电系统设计
发布时间：2023-03-25 01:11
本论文设计了一种具有智能功率分配的双向车载充电系统,就双向车载充电系统中的功率变换器谐振参数优化、锂电池建模及智能功率优化均衡策略进行了深入研究和实验验证。具体如下:通过对多种常用的双向交-直流变换器和双向直流变换器的研究,选择H桥型双向交-直流变换器与CLLC型双向直流变换器作为双向车载充电系统的变换器方案。由于CLLC型变换器中的谐振参数对充电系统的转换效率起到了决定性的作用,故引入量子粒子群算法对谐振参数进行智能优化设计。首先利用谐振点分区法对变换器的参数进行建模,再研究谐振参数与直流增益、输入阻抗角以及相对损耗率的关系,从而得到参数优化的约束条件。在此基础上,利用量子粒子群算法得到电路相对损耗最小的谐振网络参数,通过迭代实验,验证该算法在收敛性能上的优势。电池功率均衡是充电均衡中极为重要的部分。针对锂电池模型,采用三次Hermite插值法逼近电压-电量曲线,就该算法与其他拟合插值算法在逼近效果与单调性上的差异进行对比。建立锂电池充电均衡的s域模型,采用双线性变换法对模型进行离散化,并对离散模型进一步的简化。最后,通过Simulink仿真验证了该模型的准确性。采用深度增强学习算法...
【文章页数】：109 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.2 双向车载充电器研究现状
1.3 电池功率均衡研究现状
1.3.1 锂电池模型研究现状
1.3.2 均衡策略研究现状
1.4 充电模块功率分配研究
1.5 本文主要研究内容
第2章 双向车载充电器的工作原理及谐振参数研究
2.1 双向DCAC电路的工作原理与参数设计
2.2 双向DCDC电路的工作原理
2.2.1 全桥双向CLLC电路工作原理
2.2.2 CLLC谐振参数对直流增益的影响
2.2.3 CLLC谐振参数对输入阻抗角的影响
2.2.4 CLLC谐振参数对损耗的影响
2.3 基于QPSO的 CLLC谐振参数设计
2.3.1 QPSO优化问题简述
2.3.2 QPSO优化目标函数与约束条件
2.3.3 QPSO优化求解步骤
2.3.4 QPSO优化结果
2.4 本章小结
第3章 锂电池被动均衡模型分析与均衡策略研究
3.1 锂电池数学模型
3.2 被动均衡电路数学模型
3.2.1 被动均衡电路s域模型
3.2.2 被动均衡电路离散模型
3.3 基本电池均衡策略与分析
3.3.1 基本均衡策略与原则
3.3.2 改进型均衡原则与策略
3.4 模型验证实验
3.5 本章小结
第4章 基于深度增强学习的智能功率均衡策略研究
4.1 深度增强学习算法
4.1.1 增强学习简介
4.1.2 值函数与Q值学习
4.1.3 深度Q网络与优先级经验回放
4.2 基于增强学习的功率分配
4.2.1 算法设计思想
4.2.2 状态集合S的设计
4.2.3 动作集合A的设计
4.2.4 回报函数R的设计
4.3 PER-DDQN神经网络模型与训练流程
4.3.1 神经网络模型
4.3.2 算法训练流程
4.4 预训练与仿真
4.4.1 电池均衡预训练
4.4.2 电池均衡性能对比实验
4.4.3 充电模块均衡预训练
4.4.4 充电模块均衡实验
4.5 本章小结
第5章 双向车载充电系统的软硬件设计
5.1 系统结构
5.2 充电模块软硬件设计
5.2.1 开关管选取
5.2.2 驱动电路设计
5.2.3 电流采样电路设计
5.2.4 电压采样电路设计
5.2.5 通讯电路设计
5.2.6 FPGA程序设计
5.2.7 DSP程序设计
5.3 功率均衡模块软硬件设计
5.3.1 采样子模块电源电路设计
5.3.2 采样子模块采集电路设计
5.3.3 采样子模块单片机程序设计
5.3.4 均衡控制程序设计
5.4 上位机监视界面
5.5 本章小结
第6章 样机实验与分析
6.1 前言
6.2 双向DCAC实验
6.2.1 整流实验
6.2.2 双向切换实验
6.3 双向DCDC实验
6.3.1 谐振点分区验证实验
6.3.2 恒压输出实验
6.3.3 同步整流验证实验
6.3.4 功率验证实验
6.3.5 双向工作实验
6.4 功率均衡实验
6.4.1 电池均衡实验
6.4.2 充电模块均衡实验
6.5 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 本文结论
7.2 研究展望
参考文献
致谢
附录
攻读学位期间取得的研究成果
本文编号：3770227
【文章页数】：109 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.2 双向车载充电器研究现状
1.3 电池功率均衡研究现状
1.3.1 锂电池模型研究现状
1.3.2 均衡策略研究现状
1.4 充电模块功率分配研究
1.5 本文主要研究内容
第2章 双向车载充电器的工作原理及谐振参数研究
2.1 双向DCAC电路的工作原理与参数设计
2.2 双向DCDC电路的工作原理
2.2.1 全桥双向CLLC电路工作原理
2.2.2 CLLC谐振参数对直流增益的影响
2.2.3 CLLC谐振参数对输入阻抗角的影响
2.2.4 CLLC谐振参数对损耗的影响
2.3 基于QPSO的 CLLC谐振参数设计
2.3.1 QPSO优化问题简述
2.3.2 QPSO优化目标函数与约束条件
2.3.3 QPSO优化求解步骤
2.3.4 QPSO优化结果
2.4 本章小结
第3章 锂电池被动均衡模型分析与均衡策略研究
3.1 锂电池数学模型
3.2 被动均衡电路数学模型
3.2.1 被动均衡电路s域模型
3.2.2 被动均衡电路离散模型
3.3 基本电池均衡策略与分析
3.3.1 基本均衡策略与原则
3.3.2 改进型均衡原则与策略
3.4 模型验证实验
3.5 本章小结
第4章 基于深度增强学习的智能功率均衡策略研究
4.1 深度增强学习算法
4.1.1 增强学习简介
4.1.2 值函数与Q值学习
4.1.3 深度Q网络与优先级经验回放
4.2 基于增强学习的功率分配
4.2.1 算法设计思想
4.2.2 状态集合S的设计
4.2.3 动作集合A的设计
4.2.4 回报函数R的设计
4.3 PER-DDQN神经网络模型与训练流程
4.3.1 神经网络模型
4.3.2 算法训练流程
4.4 预训练与仿真
4.4.1 电池均衡预训练
4.4.2 电池均衡性能对比实验
4.4.3 充电模块均衡预训练
4.4.4 充电模块均衡实验
4.5 本章小结
第5章 双向车载充电系统的软硬件设计
5.1 系统结构
5.2 充电模块软硬件设计
5.2.1 开关管选取
5.2.2 驱动电路设计
5.2.3 电流采样电路设计
5.2.4 电压采样电路设计
5.2.5 通讯电路设计
5.2.6 FPGA程序设计
5.2.7 DSP程序设计
5.3 功率均衡模块软硬件设计
5.3.1 采样子模块电源电路设计
5.3.2 采样子模块采集电路设计
5.3.3 采样子模块单片机程序设计
5.3.4 均衡控制程序设计
5.4 上位机监视界面
5.5 本章小结
第6章 样机实验与分析
6.1 前言
6.2 双向DCAC实验
6.2.1 整流实验
6.2.2 双向切换实验
6.3 双向DCDC实验
6.3.1 谐振点分区验证实验
6.3.2 恒压输出实验
6.3.3 同步整流验证实验
6.3.4 功率验证实验
6.3.5 双向工作实验
6.4 功率均衡实验
6.4.1 电池均衡实验
6.4.2 充电模块均衡实验
6.5 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 本文结论
7.2 研究展望
参考文献
致谢
附录
攻读学位期间取得的研究成果
本文编号：3770227
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3770227.html
