电动汽车用混合储能系统的能量管理与非线性控制策略研究

发布时间：2023-06-05 18:37

　　考虑到电动汽车行驶过程中负载功率具有随机性和波动性,提出了使用高功率密度、充放电循环使用寿命长及响应速度快的超级电容和高能量密度、但不易频繁充放电的电池构成高效可靠的混合储能源,发挥两种能量源的储能特性,实现其优势互补,弥补传统单一蓄电池作为汽车能量源的不足。本文针对电动汽车用混合储能系统的能量管理和接口电路的非线性控制策略两个问题展开研究。为实现电动汽车的负载功率在电池和超级电容两种能量源之间的合理分配,对储能系统的能量管理策略(EMS)进行研究。为保护蓄电池,减小蓄电池在充电和放电期间的功率波动,在应对频繁剧烈的负载功率波动时,超级电容提供负载功率波动中的高频分量,使得蓄电池提供负载功率波动的低频分量。论文中选用了国际上常用的6种典型车辆行驶工况,分别采用低通滤波、滑动平均滤波以及小波分解三种功率分配策略对电动汽车行驶在不同工况下所需的负载功率进行分解,并对分解后得到的电池功率进行频谱分析,比较三种功率分配策略下的负载功率分解效果。研究了电动汽车储能系统接口转换器的非线性控制策略。对于采用通过两个双向DC/DC转换器将电池和超级电容两种储能源并联于直流母线构成的主动控制式混合储能系...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题的研究背景及意义
        1.1.1 课题的研究背景
        1.1.2 课题的研究意义
    1.2 电动汽车用混合储能系统的能量源
        1.2.1 常用储能方式的分类
        1.2.2 电池和超级电容混合能量源及其应用特点
    1.3 电动汽车用混合储能系统中的关键问题
        1.3.1 能量管理策略及其研究现状
        1.3.2 接口电路非线性控制策略及其研究现状
    1.4 论文内容及研究方法
第二章 混合储能系统能量管理策略研究
    2.1 一阶低通滤波法
    2.2 滑动平均滤波法
        2.2.1 滑动平均滤波法基本原理
        2.2.2 滑动窗口大小的选择
    2.3 小波分析法
        2.3.1 连续小波变换
        2.3.2 离散小波变换
        2.3.3 马拉特算法
        2.3.4 小波基和小波分解层数的选择
    2.4 仿真分析
        2.4.1 整车参数选择和负载功率计算
        2.4.2 汽车典型车辆行驶工况
        2.4.3 功率分配及效果分析
    2.5 本章小结
第三章 混合储能系统数学模型的建立
    3.1 混合储能系统的接口转换器
    3.2 混合储能源的拓扑结构
    3.3 混合储能源数学模型的建立
    3.4 本章小结
第四章 混合储能系统非线性控制策略
    4.1 基于协同控制理论电流控制器的设计
        4.1.1 协同控制理论及协同控制器的设计流程
        4.1.2 协同控制器特性分析
        4.1.3 电流协同控制器的设计
    4.2 基于Lyapunov函数的直流母线电压控制
        4.2.1 Lyapunov稳定性分析方法
        4.2.2 Lyapunov电压函数的构建及控制规律的选取
        4.2.3 Lyapunov电压控制器稳定及收敛性分析
    4.3 非线性控制策略仿真分析
    4.4 本章小结
第五章 混合储能系统实验
    5.1 混合储能系统主功率电路的设计
    5.2 元件参数的选择
        5.2.1 电池和超级电容容量的选择
        5.2.2 双向DC/DC转换器中电感和电容参数的选择
        5.2.3 开关元件的选择
        5.2.4 采样电路的设计与搭建
    5.3 混合储能系统的控制器
    5.4 混合储能系统所选用的负载介绍
    5.5 能量管理策略和接口转换器非线性控制策略的实现
    5.6 实验结果
    5.7 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
附录
致谢
攻读学位期间发表的学术成果



本文编号：3831831