电动汽车的双向DC-DC变换器的研究

发布时间：2017-04-14 19:00

  本文关键词：电动汽车的双向DC-DC变换器的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：能源危机正威胁着人类早已习惯的生活生产方式,大气污染肆虐着人类生存的每一个角落,危害着人类的健康。以环保、经济以及高科技含量著称的电动汽车得到了学者的大量关注。为了提高电动汽车的性能,双向DC/DC变换器被引入了电动汽车中。本文针对装载超级电容复合电源的电动汽车的工况需求,采用双向交错并联直流变换器为主拓扑,并研究了不同的控制策略来提高变换器的动态性能,具体研究内容如下:(1)对电动汽车及其双向DC/DC变换器的国内外研究现状做了简单的介绍,然后对双向DC/DC变换器的控制方式做了一下简单介绍。紧接着对双向交错并联直流变换器的工作原理展开阐述,并设计了其对应工作模式下的传统双闭环控制器,并建立仿真模型,仿真结果表明传统双闭环控制策略能够取得较为良好的控制结果。(2)针对传统双闭环控制策略的在动态响应性能上的不足,本文在确保输出稳压的基础上,为进一步提高变换器的动态响应以及对输入输出的鲁棒性,对充电(Buck)模式采用了一种改进的单周期控制方式并建立其小信号模型,提高了变换器的响应速度和对输入电压的鲁棒性。对放电(Boost)模式采用输入电压前馈加输出电压反馈的改进控制策略并建立其小信号模型。对比传统双闭环控制策略,两种改进策略均提高了系统的动态性能及鲁棒性。(3)针对不同的控制策略,分别搭建对应的仿真模型,并对它们进行仿真对比和分析,仿真结果验证了相应工作模式下的改进控制策略能够在基本保留输出鲁棒性不变的基础上,取得比传统控制策略更好的抗输入扰动性。电机是电动汽车的关键部件,本文对异步电机的控制模型做了简单介绍,采用SVPWM矢量控制技术对异步电机进行控制,并通过simulink建立了异步电机驱动系统仿真模型,仿真结果表明控制策略能够满足电动汽车的运行要求。最后对基于双向DC/DC变换器的的电动汽车驱动系统做了仿真,验证了所设计的变换器及其控制策略以及电机驱动系统达到了电动汽车驱动系统的运行需要。
【关键词】：电动汽车 双向DC/DC 交错并联 单周期控制 电压前馈
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM46;U469.72
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9-10
• 1.2 国内外研究与应用现状10-15
• 1.2.1 电动汽车国内外研究现状10-11
• 1.2.2 电动汽车用双向DC/DC的应用现状11
• 1.2.3 双向DC/DC变换器控制技术研究现状11-14
• 1.2.4 超级电容简介14-15
• 1.3 本文的主要研究内容15-16
• 第2章 交错并联BDC原理及其参数设计16-26
• 2.1 引言16
• 2.2 不同双向DC/DC变换器拓扑对比16-19
• 2.2.1 带隔离型的DC/DC变换器的拓扑16-18
• 2.2.2 几种非隔离型BDC变换器及优缺点18-19
• 2.3 双向交错并联BDC的工作原理19-23
• 2.3.1 交错并联BDC Boost模式分析19-21
• 2.3.2 交错并联变换器BDC Buck模式分析21-23
• 2.4 双向交错并联直流变换器的参数设计23-24
• 2.4.1 储能电感设计23-24
• 2.4.2 滤波电容设计24
• 2.5 交错并联BDC电流纹波仿真24-25
• 2.6 本章小结25-26
• 第3章 交错并联BDC传统控制器设计26-38
• 3.1 引言26
• 3.2 变换器Buck模式建模及控制器设计26-31
• 3.2.1 变换器Buck模式建模26-30
• 3.2.2 变换器Buck模式控制器设计及仿真30-31
• 3.3 变换器Boost模式建模及控制器设计31-37
• 3.3.1 变换器Boost模式建模32-35
• 3.3.2 变换器Boost模式控制器设计及仿真35-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第4章 双向交错并联直流变换器改进控制设计38-50
• 4.1 引言38
• 4.2 变换器Buck模式改进控制策略38-45
• 4.2.1 变换器Buck模式传统单周期控制设计38-39
• 4.2.2 变换器Buck模式改进单周期控制设计39-42
• 4.2.3 变换器Buck模式改进单周期建模仿真42-45
• 4.3 变换器Boost改进控制策略45-49
• 4.3.1 输入电压前馈原理46-47
• 4.3.2 输入电压前馈Boost变换器小信号建模47
• 4.3.3 输入电压前馈Boost变换器控制器设计47-49
• 4.4 本章小结49-50
• 第5章 系统仿真50-59
• 5.1 引言50
• 5.2 变换器不同控制策略仿真50-55
• 5.2.1 变换器Buck模式不同控制策略仿真50-53
• 5.2.2 变换器Boost模式不同控制策略仿真53-55
• 5.3 电动汽车行驶时双向DC/DC仿真55-58
• 5.3.1 电动汽车启动过程变换器仿真55-56
• 5.3.2 电动汽车减速过程变换器仿真56-57
• 5.3.3 电动汽车正常驾驶时变换器仿真57-58
• 5.4 本章小结58-59
• 结论59-60
• 参考文献60-65
• 致谢65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 朱锋;龚春英;;单周期控制Boost DC／DC变换器分析与设计[J];电源技术应用;2007年02期

2 王宝瑛;朱方明;曹秉刚;白志峰;;电动汽车用DC/DC变换器模糊自整定PI控制[J];电力电子技术;2007年01期

3 徐九玲,谢运祥,彭军;开关电源的新技术与发展前景[J];电气时代;2003年06期

4 张慧妍;程楠;景阳;;超级电容器储能系统的应用研究综述[J];电力电子技术;2011年12期

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本文编号：306612