一种新型级联式双向直流变换器及控制方法的研究

发布时间：2017-10-18 12:01

  本文关键词：一种新型级联式双向直流变换器及控制方法的研究

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【摘要】：随着环境污染与能源稀缺等问题越发严重,使得电动汽车在世界各国快速发展起来。双向直流变换器作为储能装置与电动机之间的连接桥梁,其现有技术已达到瓶颈并且制约电动汽车的推广应用。所以研究一种结构简单、稳定高效、控制可靠和性能优越的双向直流变换器对电动汽车来说意义重大。本文首先概述双向直流变换器的工作原理、电路拓扑类型、研究现状及发展趋势。其次结合级联式变换的优点,提出一种适用于大功率电动汽车的新型级联式双向直流变换器电路拓扑。不但损耗小、效率高,而且器件少、成本低。将升压时的高增益过程改由前级Boost电路和推挽变压器的两级升压,并且仅利用一个有源钳位电路就完成全部开关管的软开关,降压时采用移相模式完成全桥开关管的零电压电流开关。通过仿真验证此电路拓扑具有可行性。然后简要概述滑模控制的原理特性,并对它与PWM控制间的等价联系及自身的抖振问题加以分析。为了提升级联式双向直流变换器的工作性能将采用滑模控制,根据系统升降压的变换原理建立相应的变结构模型,设计出升压变换时的滑模电流控制器及降压变换时的滑模电压控制器。通过仿真验证采用滑模控制的动态特性及鲁棒性都将比相应的传统线性控制要好。最后分别对新型变换器的主电路、电源电路、驱动电路及采样电路进行详细的硬件设计,再完成软件系统的程序流程图设计,并实施PCB设计用来制作600W的实验样机。实验调试结果表明,此变换器在降压模式中具有可行性。
【关键词】：电动汽车 双向直流变换器 级联 软开关 滑模控制
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM46
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 课题背景及意义9-10
• 1.2 双向DC/DC变换器概述10-12
• 1.2.1 工作原理10
• 1.2.2 电路拓扑类型10-12
• 1.3 研究现状与发展趋势12-17
• 1.3.1 软开关技术12-14
• 1.3.2 控制方式14-17
• 1.3.3 发展趋势17
• 1.4 本文的研究内容和章节结构17-19
• 第2章 新型级联式双向直流变换器19-34
• 2.1 引言19
• 2.2 电路拓扑19-20
• 2.3 工作原理及特性分析20-25
• 2.3.1 升压变换原理及特性20-22
• 2.3.2 降压变换原理及特性22-25
• 2.4 软开关条件分析25-26
• 2.4.1 升压变换时25
• 2.4.2 降压变换时25-26
• 2.5 变压器的偏磁研究26-27
• 2.5.1 偏磁问题26
• 2.5.2 偏磁抑制26-27
• 2.6 电路参数设计27-29
• 2.7 仿真实验及结果分析29-33
• 2.8 本章小结33-34
• 第3章 级联式双向直流变换器的滑模控制34-48
• 3.1 引言34
• 3.2 滑模控制概述34-37
• 3.2.1 概念原理34-35
• 3.2.2 滑动面存在及其可达性35
• 3.2.3 等效控制35-36
• 3.2.4 抖振问题36-37
• 3.3 构建变结构模型37-40
• 3.3.1 升压变换模型37-38
• 3.3.2 降压变换模型38-40
• 3.4 滑模控制器设计40-43
• 3.4.1 滑模电流控制器40-42
• 3.4.2 滑模电压控制器42-43
• 3.5 仿真实验及结果分析43-47
• 3.5.1 动态性能分析45-46
• 3.5.2 鲁棒性分析46-47
• 3.6 本章小结47-48
• 第4章 实验样机的设计48-65
• 4.1 引言48-49
• 4.2 主电路设计49-54
• 4.2.1 变压器的设计49-51
• 4.2.2 开关管的选取51-52
• 4.2.3 电感的设计52-53
• 4.2.4 电容的设计53-54
• 4.3 电源电路设计54-55
• 4.4 驱动电路设计55-57
• 4.4.1 低压侧驱动电路56-57
• 4.4.2 高压侧驱动电路57
• 4.5 采样电路设计57-59
• 4.5.1 升压采样电路57-58
• 4.5.2 降压采样电路58-59
• 4.6 软件设计59-60
• 4.7 PCB设计60-62
• 4.7.1 PCB布局60-61
• 4.7.2 PCB布线61
• 4.7.3 电磁干扰61-62
• 4.8 实验调试62-64
• 4.8.1 实验样机62-63
• 4.8.2 结果分析63-64
• 4.9 本章小结64-65
• 第5章 总结与展望65-67
• 5.1 全文总结65
• 5.2 后续工作展望65-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-71
• 攻读学位期间的研究成果71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 刘金琨;孙富春;;滑模变结构控制理论及其算法研究与进展[J];控制理论与应用;2007年03期

2 陈庆樟;何仁;商高高;;汽车能量再生制动技术研究现状及其关键技术[J];拖拉机与农用运输车;2008年06期

3 郭春林;甄子健;武力;肖湘宁;;电动汽车发展前景与关键因素分析[J];汽车工程;2012年09期

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本文编号：1054790