电动汽车充电系统的研究与设计

发布时间：2017-09-11 20:36

  本文关键词：电动汽车充电系统的研究与设计

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【摘要】：电动汽车因其节能环保的优势而具有很大的发展前景,其充电技术又是推动其产业化发展的重要因数,因而论文对电动汽车充电系统进行了深入研究。论文首先阐述了电动汽车动力电池、充电技术、充电电源的发展现状和趋势。锂电池因其容量高、重量轻、性能稳定等优点而最具应用前景;常规恒流-恒压充电方式因其简单、易实现、对装置要求较低等优点而易于普及于停车场、家庭住宅区,在未来形成“以充电桩为主,充电站为辅”的充电体系;充电电源更是向高频、高集成度、智能化发展。为此,论文首先对磷酸铁锂电池进行了充电实验,并建立了Thevenin电池等效电路模型。通过将实验数据与理论分析相结合得到了电池在充电过程中充电电流、充电电压与电池荷电状态(state of charge:SOC)的关系,从而确定了恒流-恒压充电方式的充电电流、最大充电电压以及充电模式切换条件。为电池的安全充电提供了理论依据,同时为充电电源的设计提供了合理的设计指标。然后论文对充电电源的主功率电路进行了详细研究和设计:采用全桥开关结构使电路处于高频工作环境,以提高充电电源的工作效率,减小开关损耗和电磁干扰(Electromagnetic Interference:EMI)噪声;采用LLCC谐振滤除高次谐波和噪声,减小电路输出的总谐波失真,减小输出电流电压纹波;采用高频耦合方式实现功率传输以减小外部摩擦,减小电气损耗。论文还使用Matlab/Simulink对充电电源主功率电路进行了建模和仿真,验证了开关管的零电压开关(zero voltage switch:ZVS),输出电压实现300~500V可调且纹波小于4%。论文最后设计了主功率电路的采样电路、功率管驱动电路和控制系统的电源电路,并针对主功率电路的功率特性,对各电路的实现进行了器件参数设计和选型。然后提出了使用TMS320F28335型DSP对主功率电路开关管进行电流电压双闭环PI控制,实现移相PWM波形的产生。
【关键词】：SOC LLCC谐振 ZVS DSP
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72;TM912
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 第一章 绪论7-14
• 1.1 研究背景与意义7
• 1.2 电动汽车动力电池的发展现状和趋势7-8
• 1.3 电动汽车充电技术的发展现状和趋势8-12
• 1.3.1 充电方式的的发展现状和趋势8-10
• 1.3.2 充电电源的的发展现状和趋势10-12
• 1.4 本文研究的主要内容12-14
• 第二章 磷酸铁锂电池充电特性研究14-24
• 2.1 概述14
• 2.2 磷酸铁锂电池14
• 2.3 电池模型14-17
• 2.3.1 模型电路结构分析15-16
• 2.3.2 Thevenin模型16-17
• 2.4 模型参数与SOC的关系17-20
• 2.4.1 Uoc与SOC的关系17-18
• 2.4.2 Rf、Rp、Cp与SOC的关系18-20
• 2.5 工作电压u与SOC的关系20-22
• 2.6 充电方式及切换条件22-23
• 2.7 本章小结23-24
• 第三章 主功率电路24-48
• 3.1 概述24
• 3.2 输入输出指标24-25
• 3.3 主功率电路结构25-42
• 3.3.1 输入整流滤波电路26-27
• 3.3.2 高频开关电路部分27-33
• 3.3.3 LLCC滤波电路部分33-41
• 3.3.4 高频传输整流滤波电路部分41-42
• 3.4 参数设计42-43
• 3.5 Simulink模型搭建与仿真43-47
• 3.5.1 Simulink模型43
• 3.5.2 仿真波形43-47
• 3.6 本章小结47-48
• 第四章 控制电路48-63
• 4.1 概述48
• 4.2 硬件电路设计48-58
• 4.2.1 MOS管驱动电路48-53
• 4.2.2 采样和保护电路53-57
• 4.2.3 电源电路57-58
• 4.3 软件设计58-62
• 4.3.1 数字PI算法及实现59-60
• 4.3.2 双闭环控制模式60-61
• 4.3.3 移相控制PWM产生61-62
• 4.4 本章小结62-63
• 总结与展望63-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-69
• 附录69-70

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