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V2G锂离子电池充放电控制器的研究

作　者: 王鑫
导　师: 葛宝明
学　校: 北京交通大学
专　业: 电机与电器
关键词: V2G 双向充放电机 双向隔离DC/DC
分类号: TM912
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要


摘要：随着电动汽车技术的迅速发展和国家智能电网的建设,电动汽车和电网之间的互动技术(Vehicle to Grid,简称V2G)的提出和发展成为了时代的必要。充放电机作为V2G应用的关键一环,在实现电动汽车与电网能量互动的过程中起着纽带的作用。本文的研究正是基于V2G应用的双向充放电机的设计和功能实现。本文着重于充放电机的研究和设计工作。首先选取了三相全桥逆变器DC/AC加三相变压器的单级结构作为研究。在此基础上,为减小三相变压器体积,增加蓄电池容量配置的灵活性,又选取了带隔离双向DC/DC加逆变器DC/AC的两级结构作为探索研究。在研究主电路拓扑理论和控制策略的基础上对系统进行了Matlab/Simlink仿真,验证了所提控制策略的可行性,检验了主电路参数和控制算法,并为硬件实验平台做参考。在系统仿真的基础上设计了系统的硬件电路和软件编程。其中硬件设计包括主电路功率开关管的选择、DSP控制器、采样电路、通讯电路、IPM外围电路和继电器电路等的设计；软件设计是基于TMS320F2812芯片完成的,包括电压型PWM整流器DC/AC的主程序和隔离双向DC/DC移相控制算法设计两部分。接着设计了基于Labview软件的上位机监控界面,此上位机可以通过TCP/IP协议与远程调度中心进行通信,接收远程调度指令；同时还可以通过CAN总线与电池管理系统通信,监视电池的各项数据；另外还通过RS485与双向充放电机进行通信,控制充放电机的工作。最后进行了软硬件的调试,参与了V2G的实验。

全文目录


致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
1 引言  11-17
  1.1 研究背景和研究意义  11-14
    1.1.1 研究背景  11-12
    1.1.2 研究意义  12-14
  1.2 V2G技术研究现状  14-15
  1.3 本文研究内容  15-17
2 电压型PWM整流器DC/AC单级结构控制理论及仿真  17-31
  2.1 充放电机主电路结构  17-18
  2.2 电压型PWM整流器DC/AC的控制理论  18-20
  2.3 空间矢量脉宽调制的技术原理  20-26
    2.3.1 SVPWM的调制原理  20-22
    2.3.2 SVPWM的算法实现  22-26
  2.4 主电路参数设计  26-27
    2.4.1 交流侧电感设计  26-27
    2.4.2 直流侧母线电容的选择  27
  2.5 电压型PWM整流器DC/AC的建模仿真  27-29
  2.6 本章小结  29-31
3 隔离双向DC/DC加DC/AC两级结构的原理和仿真  31-51
  3.1 双向DC/DC变换器的选择  31-34
    3.1.1 不带隔离双向DC/DC的结构  31-32
    3.1.2 带隔离双向DC/DC的比较  32-34
  3.2 几种常用的控制技术  34-36
    3.2.1 脉宽调制PWM控制技术  34-35
    3.2.2 谐振控制技术  35
    3.2.3 移相控制技术  35-36
  3.3 DC/DC变换器的控制模式  36-37
    3.3.1 电压控制模式  36
    3.3.2 电流控制模式  36-37
  3.4 双向全桥DC/DC的工作原理  37-42
    3.4.1 双向全桥DC/DC的boost模式  37-40
    3.4.2 双向全桥DC/DC的buck模式  40-42
  3.5 双向全桥DC/DC系统仿真  42-47
    3.5.1 变压器低压侧电感L的选取  42-43
    3.5.2 全桥DC/DC的boost仿真  43-45
    3.5.3 全桥DC/DC的buck仿真  45-47
  3.6 全桥DC/DC加DC/AC两级结构仿真  47-50
  3.7 本章小结  50-51
4 硬件电路和软件设计  51-67
  4.1 硬件电路设计  51-58
    4.1.1 主功率开关管的选择  51-52
    4.1.2 DSP控制器  52
    4.1.3 检测采样电路设计  52-54
    4.1.4 通信电路设计  54-56
    4.1.5 IPM外围电路设计  56-57
    4.1.6 继电器电路设计  57-58
  4.2 软件设计  58-64
    4.2.1 电压型PWM整流器主程序设计  58-63
    4.2.2 隔离DC/DC移相控制算法软件设计  63-64
  4.3 本章小结  64-67
5 上位机监控系统  67-75
  5.1 Labview介绍  67-68
  5.2 上位机界面设计  68-70
  5.3 上位机程序设计  70-73
    5.3.1 上位机与DC/AC的通讯设计  71-72
    5.3.2 上位机与DC/DC的通讯设计  72-73
    5.3.3 数据保存和读取的程序设计  73
  5.4 本章小结  73-75
6 实验结果分析  75-83
  6.1 单级充放电样机  75-76
  6.2 单级充放电样机的实验波形分析  76-79
  6.3 单级充放电样机参与V2G实验  79-80
  6.4 两级充放电实验平台  80
  6.5 两级充放电机实验波形分析  80-82
  6.6 本章小结  82-83
7 总结与展望  83-85
  7.1 总结  83
  7.2 展望  83-85
参考文献  85-89
作者简历  89-93
学位论文数据集  93

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 独立电源技术（直接发电） > 蓄电池
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