电动拖拉机复合电源系统研究

发布时间：2021-08-19 08:08

　　针对单一电源电动拖拉机田间复杂作业工况适应性差的问题,提出了一种基于锂离子电池-超级电容的复合电源电动拖拉机,并对该复合电源的拓扑结构、参数匹配及功率分配策略进行了研究。综合考虑控制复杂程度、成本、效率等因素,选取了超级电容半主动式拓扑结构。对锂离子电池串联数目和超级电容的容量进行了匹配,以达到电动拖拉机作业的能耗需求。针对电动拖拉机不同作业工况,提出了不同的功率分配策略,对于各电源部件的优势发挥、整机能耗的减小、能源利用效率的提高都具有重要意义。 

【文章来源】：安徽农业科学. 2020,48(11)

【文章页数】：3 页

【部分图文】：

图1 双向DC/DC变换器

被动式复合电源拓扑结构如图2所示。这种拓扑结构没有使用DC/DC转换器,电池和超级电容直接并联,结构简单,控制复杂度最小,系统性能较差,系统效率较高。这种结构要求超级电容和电池输出到总线的电压保持一致,超级电容只能在电池迅速变化时才能输出或吸收功率,超级电容的输出与输入被动控制,其优势没有得到发挥。半主动式复合电源拓扑结构主要包括电池半主动式和超级电容半主动式2种类型,如图3所示。电池半主动式是电池与DC/DC转换器串联后再与超级电容并联的一种拓扑结构。该种拓扑结构通过监测超级电容电压变化来控制电池组的输入和输出,使之与超级电容保持一致,使得电池输出相对平稳,免受短时大功率的冲击,但超级电容是被动控制,无法协调超级电容电压[5-7]。超级电容半主动式是超级电容与DC/DC转换器串联后,再与电池并联的一种拓扑结构。该种拓扑结构通过监测电池组电压控制超级电容的电压,使之与动力电池保持一致。由于电池组电压变化平缓,这将有利于超级电容的控制和能量利用[5-7]。

半主动式复合电源拓扑结构主要包括电池半主动式和超级电容半主动式2种类型,如图3所示。电池半主动式是电池与DC/DC转换器串联后再与超级电容并联的一种拓扑结构。该种拓扑结构通过监测超级电容电压变化来控制电池组的输入和输出,使之与超级电容保持一致,使得电池输出相对平稳,免受短时大功率的冲击,但超级电容是被动控制,无法协调超级电容电压[5-7]。超级电容半主动式是超级电容与DC/DC转换器串联后,再与电池并联的一种拓扑结构。该种拓扑结构通过监测电池组电压控制超级电容的电压,使之与动力电池保持一致。由于电池组电压变化平缓,这将有利于超级电容的控制和能量利用[5-7]。全主动式复合电源拓扑结构目前常用的一种类型如图4所示。这是一种电池与超级电容分别与DC/DC转换器串联之后再并联的一种结构。由于超级电容和电池分别与DC/DC转换器串联,控制器可以通过负载需求单独对2种电源进行控制,控制最为复杂,系统性能最优,但同时带来成本高、系统效率低等问题。

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
[1]基于超级电容辅能的纯电动拖拉机能量管理的研究[D]. 孙闫.江苏大学 2018
[2]多动力源混合起重机系统仿真研究[D]. 王秋娜.武汉理工大学 2014
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本文编号：3351044