低地板车中双向DC-DC变换器的研究

发布时间：2017-07-25 21:25

  本文关键词：低地板车中双向DC-DC变换器的研究

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【摘要】：为了让有轨电车在城市中运行能够顺利通过无接触网地区,如城市繁华商业区和交通枢纽区,可以为有轨电车增加车载储能装置供电。本课题的研究对象是100%低地板车内混合动力储能系统中的双向DC-DC变换器,变换器作为储能系统中的能量流动控制单元,能够实现电能的双向流动。本文研究的低地板车中的变换器是一种新型的两相交错并联双向DC-DC变换器。论文根据变换器的不同工作模式与控制目标,设计变换器的控制单元,并进行实验验证。首先,论文分析了双向DC-DC变换器在低地板车不同运行状态下的工作模式,阐述变换器在相应工作模式下的工作原理并基于开关原件平均模型法建立交流小信号模型。根据低地板车在相应运行模式下的控制目标,设计相应的控制器,并通过Matlab/Simulink仿真对变换器控制策略与控制器设计参数进行验证。其次,根据前面的理论分析与仿真验证,完成双向DC-DC变换器控制单元的硬件设计,包括控制电路、保护电路、采样电路、IGBT驱动电路和辅助电源电路等。此外,还设计了变换器的控制程序流程图,并编写基于DSP TMS320F28335的控制程序。然后,基于dSPACE实时仿真器,搭建双向DC-DC变换器的半实物仿真平台并进行闭环测试,对控制单元中DSP控制程序进行调试,加快了数字控制器的研发速度并且在实际电路调试前尽量减少了控制程序的错误。最后,搭建双向DC-DC变换器实验平台,并对变换器的不同工作模式,进行稳态实验、启动实验、动态性能实验,验证双向DC-DC变换器稳态性能、动态性能以及控制单元硬件可靠性与控制策略的可行性。
【关键词】：低地板车 双向DC-DC 交错并联 闭环控制 实时仿真
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM46
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 课题研究背景和意义10-12
• 1.2 双向DC-DC变换器概况12-16
• 1.2.1 双向DC-DC变换器的研究现现状12-14
• 1.2.2 双向DC-DC变换器的控制14-15
• 1.2.3 实时仿真技术15-16
• 1.3 本文研究内容16-18
• 2 变换器建模与控制器设计18-46
• 2.1 新型交错并联双向DC-DC变换器工作原理18-25
• 2.1.1 双向DC-DC变换器工作模式分析18-20
• 2.1.2 双向DC-DC变换器Boost模式工作原理分析20-22
• 2.1.3 双向DC-DC变换器Buck模式工作原理分析22-25
• 2.2 双向DC-DC变换器建模25-35
• 2.2.1 双向DC-DC变换器Boost模式下建模25-31
• 2.2.2 双向DC-DC变换器Buck模式下建模31-35
• 2.3 双向DC-DC变换器控制器设计35-41
• 2.3.1 双向DC-DC变换器Boost模式下控制器设计36-38
• 2.3.2 双向DC-DC变换器Buck模式下控制器设计38-41
• 2.4 双向DC-DC变换器控制器仿真验证41-44
• 2.4.1 双向DC-DC变换器Boost模式下控制策略仿真41-42
• 2.4.2 双向DC-DC变换器Buck模式下控制策略仿真42-44
• 2.5 本章小结44-46
• 3. 双向DC-DC变换器控制单元46-54
• 3.1 控制单元结构46
• 3.2 控制单元外围硬件电路设计46-50
• 3.2.1 驱动电路设计47-49
• 3.2.2 采样电路设计49
• 3.2.3 保护电路设计49-50
• 3.3 控制单元软件实现50-53
• 3.4 本章小结53-54
• 4. 双向DC-DC变换器实时仿真研究54-64
• 4.1 实时仿真模型建模54-57
• 4.2 系统数学模型实现57-58
• 4.3 实时仿真系统构成58-60
• 4.4 实时仿真结果60-62
• 4.5 本章小结62-64
• 5. 双向DC-DC变换器实验64-72
• 5.1 实验平台搭建64
• 5.2 变换器Boost模式性能实验64-67
• 5.2.1 变换器Boost模式空载实验65-66
• 5.2.2 变换器Boost模式满载实验66-67
• 5.2.3 变换器Boost模式动态实验67
• 5.3 变换器Buck模式性能实验67-71
• 5.3.1 变换器Buck模式空载实验68
• 5.3.2 变换器Buck模式负载实验68-70
• 5.3.3 变换器Buck模式负载切换实验70-71
• 5.4 本章小结71-72
• 6. 总结与展望72-74
• 6.1 总结72
• 6.2 展望72-74
• 参考文献74-76
• 作者简历76-80
• 学位论文数据集80

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本文编号：573353