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磷酸铁锂动力电池组快速充电系统的研究

作　者: 任发
导　师: 刘和平
学　校: 重庆大学
专　业: 电气工程
关键词: 磷酸铁锂动力电池 快速充电 三相电流型整流器 充电实验
分类号: TM912
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


动力电池是电动汽车的核心能源,磷酸铁锂电池以高安全性、动力、环保及长寿命而成为电动汽车动力电源的最佳选择。目前,对磷酸铁锂动力电池快速充电方法的研究是热点,但大部分研究的是300V以上的电池组充电,对48V等级的电池组快速充电研究还是很少。论文根据48V磷酸铁锂电池组充电技术要求,设计了快速充电主电路拓扑及其控制方式,搭建了充电实验平台,完成了对电池组的快速充电实验。具体完成了以下工作:①选择主电路对目前电动车采用的充电方法比较,根据实际需要,选用三相电流型PWM整流器作为充电主电路。对三相电流型PWM整流器的原理进行分析,建立了三相电流型PWM整流器的数学模型。分析和比较了三相电流型PWM整流器的几种主要控制方法,主要对SPWM三值逻辑控制和SVPWM电流空间矢量控制方法做了详细阐述。②模型建立和仿真验证基于对充电主电路的分析和控制方法的研究,建立了Saber仿真模型。分别对主电路进行了SPWM和SVPWM仿真分析,并对SPWM控制方法进行了简化,仿真结果验证了该电路及控制方案的可行性。并对主电路参数的选取通过仿真进行了优化设计。最终对比发现SVPWM的动态特性要优于SPWM。③实验验证和实验方法完成了三相充电装置主电路的硬件设计,搭建了实验平台,软件调试通过基于模型的嵌入式代码生成的设计实现。完成了开环和闭环实验,实现了功率因数校正,验证了仿真的正确性。对磷酸铁锂电池组进行了不同电压等级的充电实验,实验结果显示该方法可以输出恒定的充电电流,可实现电动车电池组的快速充电。④结论利用三相电流型整流器作为充电电路,可以输出大小可调的充电电流,实现了功率因数校正,充电电压范围较宽。磷酸铁锂电池组可以在安全范围内快速充电,验证了该方案的可行性和充电优越性。

全文目录


中文摘要  3-4
英文摘要  4-8
1 绪论  8-15
  1.1 课题背景及意义  8
  1.2 磷酸铁锂动力电池  8-11
    1.2.1 磷酸铁锂电池基本概念  8-9
    1.2.2 磷酸铁锂电池的充电特性  9-10
    1.2.3 磷酸铁锂电池组的充电要求  10-11
  1.3 PWM 整流器的研究现状  11-13
  1.4 论文主要工作  13-15
2 三相充电主电路的基本原理  15-31
  2.1 三相电流型整流器的数学模型  15-18
    2.1.1 三相电流型整流器的开关模式  15-16
    2.1.2 一般数学模型  16-18
  2.2 SPWM 调制  18-22
    2.2.1 PWM 三值逻辑切换  18-20
    2.2.2 三相调制信号预处理  20-21
    2.2.3 门极信号的生成  21
    2.2.4 简化的SPWM 控制  21-22
  2.3 SVPWM 调制  22-30
    2.3.1 三相CSR 空间矢量  22-25
    2.3.2 电流矢量的合成与调制  25-30
  2.4 本章小结  30-31
3 三相电流型 PWM 整流器的控制方法及仿真  31-48
  3.1 电流控制方式分析  31-35
    3.1.1 直接电流控制  31-32
    3.1.2 间接电流控制  32-34
    3.1.3 电流环调节  34-35
  3.2 主电路参数设计  35-38
    3.2.1 CSR 交流侧的滤波参数设计  35-36
    3.2.2 CSR 直流储能电感设计  36-38
  3.3 三相电流型整流电路仿真  38-47
    3.3.1 SPWM 调制仿真  38-44
    3.3.2 SVPWM 调制仿真  44-45
    3.3.3 SPWM 与SVPWM 的比较  45-47
  3.4 本章小结  47-48
4 硬件及软件设计  48-53
  4.1 实验主电路硬件设计  48-51
    4.1.1 实验主电路参数选取  48
    4.1.2 控制单元设计  48-49
    4.1.3 模拟信号采样调理电路  49-51
  4.2 软件设计  51-52
  4.3 本章小结  52-53
5 实验结果与分析  53-59
  5.1 SPWM 输出结果  53-56
    5.1.1 SPWM 整流波形  53
    5.1.2 SPWM 开环实验  53-55
    5.1.3 SPWM 闭环实验  55-56
  5.2 SVPWM 输出波形  56
  5.3 充电实验结果与分析  56-58
  5.4 本章小结  58-59
6 结论与展望  59-61
  6.1 全文总结  59
  6.2 课题的问题和以后的工作  59-61
致谢  61-62
参考文献  62-65
附录  65
  A 作者在攻读学位期间发表的论文目录  65

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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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