电动汽车充电电源并联均流技术的研究

论文摘要

当今世界,环境污染严重,能源出现危机,使得电动汽车逐渐成为人们关注焦点。电动汽车作为节能、无污染的交通工具,在市场上具有很大的优越性。而电动汽车充电技术也在不断发展。电动汽车充电电源通常采用多个电源模块并联供电的方式来实现大功率的输出。由于工艺水平的限制及元器件特性差异等因素,如果将各个模块直接并联,很难保证各模块均匀分担负载电流。因此,在并联系统中必须采用均流技术来平衡负载电流分配。目前,充电电源普遍采用输出阻抗法,主从控制法等模拟控制技术来实现均流,这些技术具有技术成熟,价格低廉的优点。近年来,数字控制技术在大功率变换器中得到广泛应用。数字控制可以实现复杂的控制策略,具有更高的稳定性、可靠性和灵活性。本文针对75kW电动汽车充电电源,对其均流技术进行了深入的研究设计。文章共分为五个部分：第一部分,总结了国内外常用的均流控制技术,其中包括输出阻抗法,主从控制法,平均电流法,最大电流法：第二部分,根据环卫车整车充电的技术指标要求,设计了充电电源的系统结构,并计算充电模块的主电路参数；第三部分,提出了模拟电流内环,数字电压外环的双闭环控制的均流方案,并对模拟电流内环的四个部分(电流控制器、电流检测电路、驱动电路和脉冲宽度调制器)和数字电压外环的五个部分(电压检测电路,A／D采样,电压控制器、CAN总线通讯和D／A转换)进行详细的分析设计；第四部分,在MATLAB/Simulink环境下对采用双闭环控制模式的充电电源在轻载,满载,负载突变,参考电压突变的不同状况下的均流效果进行仿真。第五部分,对充电电源在输出不同电流值条件下的均流效果进行了测试,实验结果表明：无论充电电源在轻载还是满载状况下,不平衡度CS%都小于5%,符合均流的设计要求,验证了并联均流方案的可行性。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 均流的衡量标准
• 1.3 均流控制的一般原理
• 1.4 均流技术的发展现状
• 1.4.1 输出阻抗法
• 1.4.2 主从控制法
• 1.4.3 平均电流法
• 1.4.4 最大电流法
• 1.5 论文的主要研究工作
• 1.5.1 电动汽车充电电源主电路参数设计
• 1.5.2 电动汽车充电电源并联均流方案设计
• 第二章 主电路参数设计
• 2.1 系统设计要求
• 2.2 系统结构
• 2.3 电源模块主电路设计
• 2.3.1 基本电量计算
• 1参数计算'>2.3.2 输入滤波电容C₁参数计算
• 1参数计算'>2.3.3 输入滤波电感L₁参数计算
• 2.3.4 高频变压器T参数设计
• 2参数计算'>2.3.5 输出滤波电感L₂参数计算
• 2参数计算'>2.3.6 输出滤波电容C₂参数计算
• 2.3.7 IGBT的选择
• 3的选取'>2.3.8 隔直电容C₃的选取
• 2.3.9 副边整流二极管的选取
• 2.4 本章小结
• 第三章 并联均流方案设计
• 3.1 均流控制方案
• 3.2 模拟电流内环设计
• 3.2.1 电流控制器设计
• 3.2.2 电流检测电路设计
• 3.2.3 驱动电路设计
• 3.2.4 脉冲宽度调制电路设计
• 3.3 数字电压外环设计
• 3.3.1 电压检测电路设计
• 3.3.2 A/D采样模块
• 3.3.3 电压控制器设计
• 3.3.4 CAN总线通讯设计
• 3.3.5 D/A转换模块
• 3.4 本章小结
• 第四章 均流效果仿真
• 4.1 不加均流措施的Buck电路仿真
• 4.2 采用主从控制法均流的Buck电路仿真
• 4.3 双闭环控制模式的充电电源仿真
• 4.3.1 轻载仿真
• 4.3.2 满载仿真
• 4.3.3 负载突变仿真
• 4.3.4 参考电压突变仿真
• 4.4 本章小结
• 第五章 实验过程与实验结果
• 5.1 实验过程
• 5.1.1 控制板调试
• 5.1.2 驱动板调试
• 5.1.3 整机调试
• 5.1.4 校准调试
• 5.2 实验结果
• 5.2.1 IGBT和整流二极管的电压波形
• 5.2.2 充电电源输出电压波形
• 5.2.3 均流效果测试
• 第六章 结论
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集