基于V2G技术的电动汽车充电桩双向功率变换器控制策略的研究

发布时间：2020-03-18 06:30

【摘要】：电动汽车充电桩是实现电动汽车V2G技术的关键性设备,它的性能好坏直接影响电动汽车的发展。双向功率变换器作为智能电网与电动汽车能量交换的载体是充电桩的重要研究内容,本文重点对基于V2G技术的电动汽车充电桩双向功率变换器控制策略展开了研究,内容包括:1.对常用的电动汽车充电桩电路拓扑进行分析比较,选取了 VSI双向AC/DC变换电路拓扑结构和隔离型全桥-全桥式双向DC/DC变换电路结构两级式电路拓扑作为电动汽车充电桩主电路拓扑。在分析传统全桥移相和SPWM控制策略的基础上,设计 了一种 SPM(Six-Pulse Modulation)与 SOLM(Synchronous One Leg Modulation)相结合的控制方法,并详细地分析了 SPM与SOLM控制方法的原理。2.在Simulink仿真环境下,对基于SPM与SOLM控制的电动汽车充电桩电路进行仿真,理论计算比较了 SPWM与SOLM控制策略下,电路的开关损耗,计算结果表明,在不同负载下,SOLM控制法的功率开关损耗最多是SPWM方式的0.5倍,而在纯阻性负载下,SOLM控制法开关损耗最低,仅是SPWM控制法的0.134倍,有效的提高了系统的效率。3.设计了一个功率为500W的充电桩实验样机,主要包括硬件电路模块设计和软件程序设计。硬件电路采用由VSI型双向AC/DC变换电路和隔离型全桥-全桥式双向DC/DC变换电路所组成的主电路结构;使用型号为VSM025A的霍尔电压传感器和型号为CSM005A的霍尔电流传感器检测电路中的电压、电流信号;选取MOSFET IRF860作为主电路开关管。软件设计主要包括软件主程序设计、中断程序设计、初始化及自检模块程序设计、信号采样模块程序设计以及SPM与SOLM控制算法模块程序设计等。实验结果表明,在改进型SPM与SOLM控制策略的控制下,减小了电动汽车充电桩中功率开关器件的开关损耗,有效的提高了电动汽车充电桩双向功率变换器的效率。
【图文】：

．．单个电动汽车电池储存电能有限，但当电动汽车数量达到一定数量时，电动逡逑汽车蓄电池所储存的能量就足以影响电网，此时，电动汽车电池相当于分布式储逡逑能单元，在智能电网的调控下，实现电网与电动汽车电能的双向流通，如图１．２逡逑所示［１（Ｍ２］。总结归纳Ｖ２Ｇ技术，具有以下优点：逡逑一

Ｓ６分别表示三相逆变桥上的开关管，，其中Ｓ１－Ｓ２、Ｓ３－Ｓ４、Ｓ５－Ｓ６分别为全桥桥臂逡逑的三组上下管，其驱动信号互补。逡逑双向功率变换器放电过程中电压波形如图２．３所示。逡逑Ｉ逦１逡逑Ｉｆ－＾—邋ｖ．ｔｎｎ，邋Ｖ，ｉｔｒｖｖｖ＇逦ｊ逡逑；ｊ邋ｔ邋？邋Ｕ邋ｒ￣＾ｔ邋？邋，邋２0ｉ｜邋２０＾邋！逡逑Ｉ逦—逦Ｊ逡逑Ｄｌ邋－逦Ｄ：邋－逦＿邋Ｓｉ邋．．Ｓ３邋＿．Ｓ0逡逑ｖ邋0ｉ．邋ｉ，ｎ邋0ｓ．逦ｓ２ｍ邋ｍ逡逑４邋ｍ邋ｎｌ邋ｉＴ邋ｆｆ邋ｒｆ邋ｔｉｔ逡逑图２．３双向功率变换器放电过程中各点电压波形逡逑图２．３所示的新型控制策略中，隔离型桥式－桥式双向ＤＣ／ＤＣ电路的驱动信逡逑号是由六脉冲电压信号调制变换得到的，故本文以其调制产生过程，将隔离型桥逡逑式－桥式双向ＤＣ／ＤＣ电路的控制方式命名为六脉冲调制控制法。逡逑由于三相ＶＳＩ型双向ＡＣ／ＤＣ变换电路在新型控制方法下，每个工作开关周逡逑期内，只有一个桥臂处于高频调制状态，而其它两个桥臂处于稳态，因此将三相逡逑ＶＳＩ型双向ＡＣ／ＤＣ变换电路控制方法以其工作状态命名
【学位授予单位】：南京师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U491.8;U469.72

【参考文献】

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本文编号：2588362