燃料电池汽车驱动系统的新型调制策略研究

发布时间：2020-11-04 07:13

　　 环境与能源问题推动了全球电动汽车的快速发展。作为下一代运输系统的一个最有希望的发展方向,燃料电池汽车有望解决石油依赖、空气污染和全球气候变化等问题。目前,汽车驱动系统的调制策略通常基于恒定的母线电压,因此,母线侧通常需要电解电容用于稳定电压。然而电解电容体积大、成本高、易受温度影响已成为限制驱动系统发展的关键障碍之一。本文介绍了一种用于燃料电池汽车驱动系统的脉冲宽度幅值调制策略(Pulse Width Amplitude Modulation,PWAM)。母线电压跟随输出峰值电压包络线进行六倍频波动的PWAM驱动系统与传统SPWM驱动系统相比具有开关损耗少,可以去掉电解电容,功率密度高和重量轻的优势。低压储能系统被用来调节产生6倍频波动的直流母线,而燃料电池组作为推进系统的主要动力源。构建前级变换器的小信号模型,并采用多环控制策略实现快速控制的要求。在仿真中实现一定频率范围内的六倍频波动母线电压。采用PWAM进行V/f调速时,由于前级变换器升压特性的限制,PWAM只能应在速度较高的区域。为了实现V/f控制,提出了一种SPWM和PWAM结合的混合调制策略,并对此方案进行了仿真验证。最后,制作了实验样机,对PWAM方案进行了实验验证。构建了基于PWAM调制的感应电机矢量控制系统,搭建了仿真模型进行验证。仿真证实基于PWAM的矢量控制系统不仅可以实现良好的动态控制,同时还可以减小母线电容,提高驱动系统功率密度和可靠性。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U469.722
【部分图文】：

vd ( )dsA*Lo1248 1 )( )=I LV D D s sn n （的目标要求已知参数（具体设计过程见仿真部分统的波特图如图 3-4 所示。

未加补偿的电流内环的频率响应波特图如图3-6(a)所示。（a）补偿前 （b）补偿后图 3-6 电流环频率响应波特图该系统的带宽大于开关频率，不能有效的抑制噪声。可以通过加入 PI控制器，可以改变系统的剪切频率，减小系统带宽，提高系统抑制噪声的能力。补偿器的设定目标为补偿后的系统剪切频率为 10kHZ（62.83krad/s），即开关频率的 1/10，相位裕度为 60°。经过补偿器的设计，PI 参数 Kp和积分时间常量 Kp/Ki分别为 0.007568 和 7.59μs。补偿后的系统波特图如图 3-6(b)所示。外部电压环通过设定电感电流参考值，将输出电压调整到电压参考值。

其相位裕度为 92.6°，为了对电机进行调速，逆变器的输出频率可能达到 100HZ 甚至更高，考虑到母线电压六脉冲波动，补偿后的穿越频率设置为 1kHZ，为电流环的十分之一。可得 PI 参数控制器参数为 Kp和 Ki别为 0.0203 和 410。补偿后的波特图如 3-7（b）所示。整个系统 100%和 10负载的系统波特图如图 3-8 所示。
【参考文献】

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本文编号：2869801