發(fā)布時(shí)間：2020-05-19 08:30

【摘要】：近幾年,以電動汽車為主的新能源汽車因?yàn)槠洵h(huán)境污染小、節(jié)約能源等優(yōu)勢受到了廣泛的關(guān)注,但電動汽車相關(guān)技術(shù)的迅速發(fā)展也帶來了一系列需要解決的問題。其中,尚未完全攻克的充電技術(shù)阻礙了電動汽車的進(jìn)一步普及。目前電動汽車主要通過外部的充電樁或車內(nèi)的電力電子裝置充電。充電樁對場地和成本的需求高,并且往往需要針對性設(shè)計(jì)。車載充電裝置能夠解決充電配套設(shè)施建設(shè)的困難,但對充電系統(tǒng)的效率和體積要求高。本文主要針對車載集成充電系統(tǒng)展開研究,以三相交錯(cuò)并聯(lián)作為主電路拓?fù)?對其工作原理、控制策略及仿真建模等內(nèi)容進(jìn)行了分析,提出了一種用于設(shè)計(jì)變換器參數(shù)的方法,并應(yīng)用這種方法完成了集成充電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。首先,對三相交錯(cuò)并聯(lián)變換器作主電路的集成充電系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行了分析,說明了交錯(cuò)并聯(lián)結(jié)構(gòu)對輸入側(cè)總電流紋波的抑制作用;用小信號分析法建立了主電路的動態(tài)模型,研究了交錯(cuò)并聯(lián)變換器的控制策略;分別在仿真軟件PLECS和MATLAB/Simulink中進(jìn)行了Boost模式和充電模式的仿真,通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了控制策略的可行性。其次,為了使系統(tǒng)兼具高效率和高功率密度,提出了一種用于變換器關(guān)鍵參數(shù)最優(yōu)設(shè)計(jì)的方法。結(jié)合了利用解析式和算法設(shè)計(jì)參數(shù)的優(yōu)點(diǎn),將系統(tǒng)的損耗和體積解析化;重點(diǎn)對電路中的功率電感進(jìn)行了研究,包括其磁芯材料、正向設(shè)計(jì)流程及損耗分析;利用迭代的思想實(shí)現(xiàn)變換器中電感量和開關(guān)頻率等參數(shù)的最優(yōu)設(shè)計(jì)。最后,基于上述的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和最優(yōu)設(shè)計(jì)的參數(shù)結(jié)果完成了集成充電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。結(jié)合理論分析與仿真結(jié)果,對主電路中的功率器件、功率電感及輸出電容進(jìn)行了選型和設(shè)計(jì);對Boost模式下的動態(tài)響應(yīng)和充電模式下的網(wǎng)側(cè)電能質(zhì)量的仿真結(jié)果進(jìn)行了重點(diǎn)分析;基于仿真軟件LTSpice和功率器件的SPICE模型,對系統(tǒng)在兩種工作模式下的損耗和效率進(jìn)行了計(jì)算;進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn),對選用的功率器件進(jìn)行了測試。
【圖文】：

＋圖 2-12 單相可控 PWM 整流電路的直接電流控制4 集成充電系統(tǒng)仿真分析4.1 三相交錯(cuò)并聯(lián) DC-DC 變換器仿真分析在仿真軟件 PLECS 中搭建三相交錯(cuò)并聯(lián) DC-DC 變換器的開環(huán)仿真模型圖 2-13 所示。輸入側(cè)用電壓源串電阻來模擬電池。電壓源設(shè)置為電動汽車標(biāo)準(zhǔn) 336V，串聯(lián)的電阻設(shè)置為 50mΩ。輸出側(cè)為電阻負(fù)載，電阻值由系統(tǒng)和輸出電壓決定。六個(gè)開關(guān)管均選用器件庫中的理想 MOSFET，其驅(qū)動時(shí)三個(gè)脈沖發(fā)生器產(chǎn)生。脈沖發(fā)生器的頻率等于 MOSFET 的開關(guān)頻率，占空照輸入電壓和輸出電壓計(jì)算。三相驅(qū)動信號在相位上依次滯后 120 度，按周期換算成時(shí)間。三個(gè)交錯(cuò)并聯(lián)電感的設(shè)置如下圖所示，電感量完全相同環(huán)仿真不考慮電感的導(dǎo)通電阻，認(rèn)為是理想電感。輸入電容和輸出電容均0μF。按照 PLECS 的仿真要求，電容所在支路必須串聯(lián)一個(gè)很小的電阻，在輸入電容和輸出電容所在支路分別串聯(lián)了 10mΩ 的電阻。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文4.2 復(fù)用充電機(jī)仿真分析在 MATLAB/Simulink 中搭建的充電模式電路模型由兩部分構(gòu)成。第一為前兩相電感組成的單相 PWM 可控整流電路。作可控整流時(shí)，濾波電感于前兩相的電感串聯(lián)。系統(tǒng)采用雙閉環(huán)控制，，電壓外環(huán)通過將輸出電壓與的參考電壓對比，經(jīng) PI 控制器輸出，再與電壓相位相乘，得到的正弦量作流內(nèi)環(huán)的參考量。電感電流與參考電流做差后送入 PI 控制器，產(chǎn)生相應(yīng)M 驅(qū)動信號。電路在整流的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了 PFC 功能。仿真模型如圖 2-1。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM46

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