车载超级电容能量缓冲系统中DC-DC变换器设计

发布时间：2017-12-01 22:19

  本文关键词：车载超级电容能量缓冲系统中DC-DC变换器设计

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【摘要】：超级电容能量缓冲系统广泛应用在电动汽车中,该系统一方面能够为汽车加速提供瞬时功率,提高汽车性能;另一方面能够吸收汽车制动能量,提高汽车能源利用率。系统循环工作,可以避免动力电池不规律充电,延长电池寿命。双向DC-DC变换器(Bidirectional DC to DC Converter,BDC)是超级电容能量缓冲系统的核心。本文对车载超级电容能量缓冲系统中的BDC进行设计和研究,主要包括以下方面:针对储能系统BDC的拓扑选择,本文围绕实际应用参数,分析了多种非隔离双向DC-DC拓扑各自的优势和不足,经过比较得到硬开关Buck/Boost变换器和交错并联准方波零电压软开关Buck/Boost变换器两种备选方案。最后从可靠性、成本投入的角度出发,选择传统硬开关型Buck/Boost作为母线和超级电容接口变换器。对采用Buck/Boost变换器的能量管理系统进行控制方案设计,Buck模式和Boost模式分别对应超级电容的充电和放电,文中建立了系统的控制模型,分别设计了两种工作模式下的控制器,通过仿真验证控制方案的有效性。车载系统对可靠性要求较高,因此文中基于可靠性预测的方式选择了变换器中开关模块的型号。详细给出了开关模块中绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)和二极管的损耗估算方法。文中分析了三种不同型号IGBT的器件结温情况,随后进行了器件的可靠性预测。最后,根据预测结果选择了开关模块型号。在实验室设计搭建了100k W实验样机,详细给出系统软硬件设计原理和实现情况。通过实验验证了文中对BDC分析和设计的正确性。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM46

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 罗卓伟;胡泽春;宋永华;杨霞;占恺峤;吴俊阳;;电动汽车充电负荷计算方法[J];电力系统自动化;2011年14期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 陈刚;软开关双向DC-DC变换器的研究[D];浙江大学;2001年

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本文编号：1242666