基于无源控制的电动汽车用复合能量源系统非线性控制策略研究

发布时间：2022-12-23 07:33

　　近年来,能量短缺和环境污染问题迫使人们积极开展对新能源汽车的研究,其中针对纯电动汽车的研究尤为突出。为了满足纯电动汽车在续驶里程和动态性能等方面的要求,本文将能量密度高但功率密度低、使用寿命短的蓄电池和功率密度高、大电流充放电速度快但能量密度低的超级电容组成电动汽车用复合能量源,充分发挥两种能量源的特性,实现能量源间的优势互补,从而弥补单一能量源作为汽车动力源的不足。本文主要针对电动汽车用复合能量源系统中双向DC/DC变换器的非线性控制策略和复合能量源的能量管理策略两个方面展开研究。在电动汽车中,直流母线电压的稳定情况直接影响了汽车电机的工作性能,因此,对直流母线电压的控制至关重要。本文以维持直流母线电压的稳定为主要控制目标,构建系统的Brayton-Moser（BM）模型和端口受控哈密顿（Port-Control Hamiltonian,PCH）模型来研究双向DC/DC变换器的非线性控制策略。选取非线性控制中的无源控制作为本文的研究重点,分析了三种无源控制策略:基于功率塑造的无源控制策略（Power Shaping Passivity-Based Control,PS-PBC）、基于... 

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外复合能量源研究现状
        1.2.1 国内外能量管理策略研究现状
        1.2.2 双向DC/DC变换器非线性控制策略研究现状
    1.3 无源控制
    1.4 本文主要研究内容
第二章 复合能量源系统数学模型的搭建
    2.1 复合能量源系统概述
        2.1.1 蓄电池特性分析
        2.1.2 超级电容特性分析
    2.2 双向DC/DC变换器的结构及工作原理
    2.3 复合能量源系统的拓扑结构
    2.4 复合能量源系统数学模型
        2.4.1 BM定理
        2.4.2 复合能量源系统BM数学模型
        2.4.3 端口受控哈密顿数学模型
        2.4.4 复合能量源系统PCH模型
    2.5 本章小结
第三章 复合能量源系统非线性控制策略
    3.1 基于功率塑造的无源控制策略
        3.1.1 基于功率塑造的无源控制方法
        3.1.2 基于功率塑造的无源控制器的设计
    3.2 基于滑模控制的无源控制策略
    3.3 基于互联与阻尼配置的无源控制策略
        3.3.1 基于互联与阻尼配置的无源控制方法
        3.3.2 复合能量源系统的无源控制器的设计
    3.4 仿真分析
    3.5 本章小结
第四章 复合能量源系统能量管理策略
    4.1 典型电动汽车行驶工况下功率需求分析
        4.1.1 电动汽车动力学模型
        4.1.2 典型汽车行驶工况
    4.2 基于规则的能量管理策略
        4.2.1 基于规则的能量管理策略思想
        4.2.2 基于规则的能量管理策略的设计
        4.2.3 仿真分析
    4.3 复合能量源系统控制器设计
        4.3.1 复合能量源系统控制策略分析
        4.3.2 仿真分析
    4.4 本章小结
第五章 复合能量源系统实验
    5.1 复合能量源系统主电路的设计
    5.2 实验元件的选择
        5.2.1 蓄电池、超级电容及双向DC/DC变换器的选择
        5.2.2 复合能量源系统控制器的选择
        5.2.3 复合能量源系统负载的选择
    5.3 采样电路的设计与搭建
    5.4 能量管理策略及非线性控制策略的实现
    5.5 实验结果与分析
    5.6 本章小结
总结与展望
参考文献
附录
攻读学位期间发表的学术论文
致谢



本文编号：3725004