大功率双向电动汽车充电电源的研究

发布时间：2017-09-25 07:15

  本文关键词：大功率双向电动汽车充电电源的研究

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【摘要】：随着不可再生能源的逐渐减少以及雾霾天气频频袭扰,具有高效、节能、环保等优点的电动汽车引起了人们的广泛关注。电动汽车充电站是电动汽车的能量补给中心,优良的电动汽车充电设施,是电动汽车进行商业化的前提和基石。在充电过程中,传统电动汽车充电系统产生的大量非线性、冲击性负荷会引起电能质量的恶化,影响充电设备的正常运行,针对传统电动汽车充电电源的不足,本文研究了一种大功率、双向、低谐波的电动汽车充电电源。本文主要从如下几个方面对大功率双向电动汽车充电电源进行了研究：(1)首先对电动汽车充电技术和充电电源的国内外发展现状进行了介绍,并且总结了常用的均流控制技术,然后分析和对比了不同拓扑结构的电动汽车充电电源,采用两级式拓扑结构的传统电动汽车充电电源存在着功率因数低、网侧电流畸变率高,对电网的冲击大等缺点。本文提出的一种两级式大功率双向电动汽车充电电源,主电路前级采用三相高效PWM变换器,后级采用带隔离变压器的双向全桥DC/DC变换器结构,之后对充电电源的工作原理进行了分析并建立了相应的数学模型。(2)对主电路进行了详细设计并对器件进行了选型,研究了大功率双向电动汽车充电电源的控制策略。电源前级变换器采用了复合电流无差拍控制,系统可以快速、无差的对输出变化进行控制。对后级双向全桥DC/DC变换器提出了一种电压电流双闭环的控制方式,使充电电源的输出电压电流精度高,波动小。为验证本文提出的控制方法的可行性,搭建了电路仿真模型。针对充电站中充电电源多机并联时出现的电流分配不均匀问题,在均流控制策略上本文提出了基于虚拟电阻的控制方法,最后通过仿真验证了电动汽车充电电源模块并联均流控制的正确性。(3)详细论述了大功率双向电动汽车充电电源控制系统的软硬件设计,最后搭建了实验样机,并在样机上进行了系统相关调试和实验,实验结果表明样机性能参数均达到了电动汽车的充电技术要求,从而验证了本文研究的大功率双向电动汽车充电电源拓扑和控制策略的可行性。针对传统电动汽车充电电源谐波大和效率低等缺点,本文所研究的大功率双向电动汽车充电电源具有零污染,低纹波和高效率等特点,并且在用电高峰时还能向电网回馈电能,提高了能量的利用率和电力系统的稳定性。
【关键词】：电动汽车 充电电源 DC/DC变换器 并联均流
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM46
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 背景和意义10-11
• 1.2 发展和研究现状11-16
• 1.3 本文研究的主要内容16-18
• 第2章 工作原理与数学模型18-35
• 2.1 主电路拓扑结构及其分析18-23
• 2.1.1 前级PWM变换器的拓扑结构19-20
• 2.1.2 后级DC/DC变换器的拓扑结构20-23
• 2.2 大功率双向电动汽车充电电源的工作原理及其分析23-30
• 2.2.1 高电能质量PWM变换器的工作原理及分析24-25
• 2.2.2 双向全桥DC/DC变换器的工作原理及分析25-30
• 2.3 大功率双向电动汽车充电电源的数学模型30-34
• 2.3.1 前级PWM变换器的数学模型30-32
• 2.3.2 后级变换器的等效数学模型32-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第3章 主电路参数设计与控制策略及系统稳定性分析35-56
• 3.1 主电路参数设计35-41
• 3.1.1 前级PWM变换器参数设计35-39
• 3.1.2 后级DC/DC变换器参数设计39-41
• 3.2 大功率双向电动汽车充电电源的控制策略41-47
• 3.2.1 复合电流无差拍控制技术42-44
• 3.2.2 全桥DC/DC变换器双闭环控制策略44-46
• 3.2.3 电池充电控制方法46-47
• 3.3 多机并联输出直流均流技术47-51
• 3.4 大功率双向电动汽车充电电源控制系统稳定性分析51-53
• 3.4.1 PWM变换器的控制系统稳定性分析51-52
• 3.4.2 后级全桥DC/DC变换器的控制系统稳定性分析52-53
• 3.5 实验仿真及其分析53-55
• 3.6 本章小结55-56
• 第4章 控制系统软硬件设计与实验结果56-73
• 4.1 控制系统硬件设计56-62
• 4.1.1 信号采样电路57-58
• 4.1.2 电源模块58-59
• 4.1.3 PWM信号触发电路59
• 4.1.4 保护电路59-60
• 4.1.5 通信接口电路设计60-62
• 4.2 控制系统软件设计62-70
• 4.2.1 三相PWM变换器控制系统软件设计62-64
• 4.2.2 后级双向DC/DC变换器控制系统软件设计64-66
• 4.2.3 液晶显示控制系统软件设计66-70
• 4.3 实验调试与结果分析70-72
• 4.4 本章小结72-73
• 总结与展望73-75
• 参考文献75-78
• 致谢78-79
• 附录A 攻读学位期间获得的研究成果79

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本文编号：916060