电动汽车快速充电器的研究

发布时间：2017-07-30 07:04

  本文关键词：电动汽车快速充电器的研究

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【摘要】：随着燃油汽车的不断消耗不可再生能源和所造成的尾气污染等问题日益严重化,纯电动汽车的发展得到了人们越来越多的关注。电动汽车被认为是最具有潜力在将来取代燃油汽车作为新型的节能环保的交通工具,而具有双向充放电功能的直流快速充电机作为增加电动汽车续航里程必备的设备因此成为电力电子技术的研究热点之一。本文重点研究锂离子电池的快速充电方法、直流快速充电机系统的设计及研制。论文首先研究了电动汽车锂离子电池在不同快速充电方法下特性变化的问题,总结了几种已有的常规充电方法和一些快速充电技术,给出了基于相同平均电流的快速充电技术比较方法,通过这种方法比较了恒流和脉冲两种充电方法,得到了脉冲充电的充电速度更快,但是目前不太适用的结果。针对电动汽车电池电压宽范围的特点,给出了利用变压器绕组切换的技术来改变输出电压范围的控制策略;根据电动汽车的充电要求,研究了恒流恒压充电的控制方法和反向放电的可行性;针对电网不平衡对快速充电机电流控制能力的影响,研究了不平衡条件下的两种控制目标:一是抑制直流输出电压脉动;二是抑制并网电流的负序分量。根据快速充电机的拓扑结构,本文采用了电网电压正、负序分量前馈抑制负序电流的不平衡控制策略。通过仿真验证了本文充电机方案和控制方法的可行性。搭建了50kW直流快速充电系统的验证平台,介绍了平台的硬件参数选择以及软件控制程序的设计。基于此实验平台,对样机的总体性能进行了实验验证。实验结果说明了本文的充电机方案可以实现双向的充放电功能,并且在不平衡情况下有较好的控制效果,还可以根据充电的要求进行恒压和恒流充电方法的切换,验证了本文系统方案和控制方法的正确性和有效性。
【关键词】：电动汽车 快速充电 双向充电机 PWM整流器 电流控制技术
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM910.6;U469.72
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-14
• 第一章 绪论14-21
• 1.1 课题背景14-16
• 1.2 国内外研究现状16-19
• 1.2.1 快速充电技术研究现状16-17
• 1.2.2 电动汽车快速充电机拓扑结构的研究现状17-19
• 1.3 本文的主要内容19-21
• 第二章 动力电池和电动汽车快速充电技术21-33
• 2.1 动力电池的种类和对比21-22
• 2.2 电池充放电的基本理论22-23
• 2.3 电池充放电方式23-26
• 2.3.1 涓流充电23-24
• 2.3.2 恒压充电24
• 2.3.3 恒流充电24-25
• 2.3.4 恒流恒压充电25
• 2.3.5 脉冲式充电25-26
• 2.4 快速充电方法的对比研究26-32
• 2.4.1 对比方法分析26-28
• 2.4.2 实验设计28-29
• 2.4.3 实验结果及分析29-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 电动汽车快速充电机的方案设计33-44
• 3.1 现有的充电机方案33-35
• 3.1.1 单相的双向充电机方案33-34
• 3.1.2 三相的双向充电机方案34-35
• 3.2 高效双向充电机的分析与设计35-40
• 3.2.1 主电路拓扑的选择36
• 3.2.2 工频变压器绕组切换原理36-38
• 3.2.3 LCL滤波器的设计38
• 3.2.4 直流侧电容的设计38-40
• 3.3 方案的仿真验证40-43
• 3.3.1 宽范围电压输出仿真验证40-42
• 3.3.2 双向充放电仿真验证42-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第四章 电动汽车快速充电装置控制策略及仿真验证44-58
• 4.1 充电控制策略44-49
• 4.1.1 恒流控制方法及仿真验证44-47
• 4.1.2 恒压控制方法及仿真验证47-49
• 4.2 双向充电机的特殊问题49-56
• 4.2.1 变压器绕组切换方法存在的问题49-50
• 4.2.2 电网不平衡的问题分析及解决方法50-56
• 4.3 本章小结56-58
• 第五章 50KW快速充电机实验结果与分析58-66
• 5.1 快速充电装置的主电路58-59
• 5.2 控制系统设计59-60
• 5.2.1 控制系统的硬件设计59
• 5.2.2 控制系统的软件设计59-60
• 5.3 实验结果与分析60-65
• 5.3.1 启动实验61-62
• 5.3.2 稳态实验62-63
• 5.3.3 不平衡条件下的实验63-64
• 5.3.4 充电策略切换实验64-65
• 5.4 本章小结65-66
• 第六章 总结与展望66-68
• 6.1 本文工作总结66-67
• 6.2 后续工作展望67-68
• 参考文献68-72
• 致谢72-73
• 攻读硕士期间发表的学术论文及获得的荣誉73

【参考文献】

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本文编号：592946