用于燃料电池汽车双向DC/DC变换器研究

发布时间：2023-04-22 23:17

　　燃料电池汽车零排放量优点使其成为如今各国研究发展的热题,然而燃料电池有着输出特性较软的缺陷,可以在燃料电池上并联一个超级电容以改善其输出特性。超级电容作为一种新型的储能元件有着功率比大、充放电速度快以及循环使用次数多等优点,能够在汽车启动时提供额外的能量并在制动的过程中将回收的能量快速的储存起来。超级电容的电压会随着储存的能量变化而变化,这对需要相对稳定供电的驱动电机产生了不利影响,双向DC/DC变换器可以通过改变开关管驱动波形来实现能量高效的双向流动,因而能够优化电机控制以及改善燃料电池汽车动力输出特性。本文分析了几种双向DC/DC变换拓扑优缺点,最终选择移相全桥倍流整流拓扑来实现能量的双向流动分析了并拓扑原理和相关参数的设计。在分析原理时采用状态空间平均法进行小信号建模,在此基础上得出传递函数并进行闭环控制,选择PID补偿器来提高系统输出的稳定性并用MATLAB绘制补偿前后系统开环传递函数Bode图,接着研究了电路在正反向工作中实现同步整流驱动信号的调制方法并重点介绍了全桥电路移相控制信号的生成。第四章详细讲述了系统控制的数字实现,给出了采样电路以及程序流程图,这里采用TI公司生产...

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 燃料电池汽车研究现状及发展
        1.2.2 双向DC/DC变换技术国内外研究和应用现状
    1.3 移相全桥DC/DC变换器
        1.3.1 单向移相全桥DC/DC变换器
        1.3.2 双向全桥结构DC/DC变换器
        1.3.3 双向DC/DC变换器控制方式
    1.4 主要研究内容
第二章 双向DC/DC变换拓扑结构的选择及分析
    2.1 引言
    2.2 用于燃料电池汽车双向DC/DC变换器的要求
    2.3 用于燃料电池汽车双向DC/DC变换拓扑的选择
        2.3.1 移相全桥DC/DC变换器
        2.3.2 倍流同步整流
        2.3.3 双向DC/DC变换拓扑的选取
    2.4 移相全桥倍流双向DC/DC变换器原理
        2.4.1 正向工作模式原理分析
        2.4.2 反向工作模式原理分析
    2.5 同步整流的实现
    2.6 本章小结
第三章 移相全桥倍流双向DC/DC变换拓扑的小信号建模
    3.1 引言
    3.2 正向工作模式建模以及PID补偿
        3.2.1 正向工作双向DC/DC变换器的小信号建模
        3.2.2 正向工作模式PID补偿
    3.3 反向工作模式建模以及PID补偿
        3.3.1 反向工作双向DC/DC变换器的小信号建模
        3.3.2 反向工作模式PID补偿
    3.4 本章小结
第四章 基于DSP28335的数字控制系统实现
    4.1 实验数字控制系统简介
    4.2 PID调节器的数字实现
    4.3 采样电路设计
        4.3.1 电流采样电路
        4.3.2 电压采样电路
    4.4 控制系统软件设计
        4.4.1 主程序设计
        4.4.2 中断服务程序设计
    4.5 移相PWM波形生成方法
    4.6 本章小结
第五章 样机设计与实验结果分析
    5.1 引言
    5.2 输入端滤波器的设计
    5.3 高频变压器的设计
    5.4 输出滤波器的设计
    5.5 有源箝位电路设计
    5.6 功率MOS管参数计算
    5.7 隔离驱动电路设计
    5.8 双向DC/DC变换器实验结果及分析
        5.8.1 正向工作实验结果
        5.8.2 反向工作实验结果
    5.9 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
致谢
在学期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：3798599