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5kW电动汽车辅助动力系统Bi-DC/DC变流器控制研究

作　者: 边晓光
导　师: 胡长生；徐德鸿
学　校: 浙江大学
专　业: 电力电子及电力传动
关键词: 电动汽车 辅助动力系统 双向DC/DC 模式切换策略
分类号: TM46
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


电动汽车的车载能源系统一直是决定和限制电动汽车发展、应用的关键技术,由于动力蓄电池具有的优良特性,使其成为电动汽车最常使用的车载储能元件。但由于目前技术上的限制,动力蓄电池的特性也有明显的局限,如功率密度的限制：电动汽车在起动、加速和爬坡时,蓄电池需要大电流放电,而在制动、减速回收能量时会发生大电流快速充电,这些情况会对蓄电池造成伤害,减少蓄电池寿命。单纯应用蓄电池作为车载储能系统不能完全满足电动汽车的性能需求,本论文选择超级电容和Bi-DC/DC变流器组成电动汽车辅助动力系统,以弥补蓄电池的特性局限,满足性能需求。论文首先根据电动汽车的需求分析了电动汽车辅助动力系统相应的需求,具体设计了电动汽车辅助动力系统的结构和功能：主要为动力补偿和再生制动能量回收两方面功能。然后提出了电动汽车辅助动力系统整体控制策略,包括Bi-DC/DC变流器控制方法和工作模式切换策略,以实现动力补偿、能量回收两种功能的有效工作和平滑切换。接着,分别具体设计了电动汽车辅助动力系统在动力补偿模式和能量回收模式下Bi-DC/DC变流器的控制策略,并通过Bi-DC/DC变流器的小信号模型的建立,设计了相应的控制器参数。最后,通过实验验证了电动汽车辅助动力系统动力补偿功能和能量回收功能,以及两种工作模式间的切换策略,并通过车载实验,证实了电动汽车辅助动力系统的控制及切换策略的正确性和有效性。

全文目录


目录  5-7
摘要  7-8
Abstract  8-9
第一章 绪论  9-18
  1.1 研究背景  9-11
    1.1.1 电动汽车的历史和发展  9-11
    1.1.2 电动汽车系统结构  11
  1.2 电动汽车车载储能种类和特性  11-15
    1.2.1 动力蓄电池  12
    1.2.2 超级电容  12-14
    1.2.3 电动汽车的其他车载能源  14-15
  1.3 电动汽车辅助动力系统研究现状和本文研究内容  15-17
    1.3.1 电动汽车辅助动力系统研究现状  15-17
    1.3.2 本文研究内容  17
  1.4 小结  17-18
第二章 电动汽车辅助动力系统架构和控制策略设计  18-32
  2.1 电动汽车性能需求分析  18-19
  2.2 电动汽车辅助动力系统功能和结构  19-22
    2.2.1 电动汽车辅助动力系统的功能及技术要求  19-21
    2.2.2 电动汽车辅助动力系统结构  21-22
  2.3 电动汽车辅助动力系统控制策略设计  22-30
    2.3.1 电动汽车辅助动力系统工作状态及Bi-DC/DC工作模式  23-24
    2.3.2 电动汽车辅助动力系统Bi-DC/DC工作模式切换策略  24-26
    2.3.3 电动汽车辅助动力系统控制框图及程序流程图  26-30
  2.4 小结  30-32
第三章 电动汽车辅助动力系统动力补偿功能变流器控制设计  32-41
  3.1 动力补偿工作状态下变流器的小信号模型  32-36
    3.1.1 单路Boost电路小信号建模  33-35
    3.1.2 交错并联Boost电路小信号建模  35-36
  3.2 变流器工作于BOOST模式时控制器设计  36-39
  3.3 变流器工作于BOOST模式子程序流程图  39-40
  3.4 小结  40-41
第四章 电动汽车辅助动力系统能量回收功能变流器控制设计  41-54
  4.1 能量回收工作状态下变流器的小信号模型  41-45
    4.1.1 单路Buck电路小信号建模  42-44
    4.1.2 交错并联Buck电路小信号建模  44-45
  4.2 变流器工作于BUCK模式时控制器设计  45-52
    4.2.1 Buck模式电流内环控制器设计  45-48
    4.2.2 Buck模式电压外环控制器设计  48-52
  4.3 变流器工作于BUCK模式子程序流程图  52-53
  4.4 小结  53-54
第五章 电动汽车辅助动力系统控制策略实验验证  54-68
  5.1 BI-DC/DC变流器BoosT模式实验  54-55
  5.2 BI-DC/DC变流器BUCK模式实验  55-59
  5.3 BI-DC/DC变流器工作模式切换实验  59-64
    5.3.1 待机与Boost模式切换实验  59-61
    5.3.2 待机与Buck模式切换实验  61
    5.3.3 Buck与Boost模式切换实验  61-62
    5.3.4 Bi-DC/DC变流器工作模式切换动态过程  62-64
  5.4 对比实验  64-65
  5.5 车载综合实验  65-67
  5.6 小结  67-68
第六章 总结与展望  68-69
参考文献  69-71
附录  71-72
攻读硕士期间发表论文  72-73
致谢  73-74

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 变压器、变流器及电抗器 > 变流器
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