隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和國(guó)家對(duì)發(fā)展電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的大力支持,電動(dòng)汽車在生活當(dāng)中越來越普遍,根據(jù)中汽協(xié)發(fā)布的數(shù)據(jù),2018年全國(guó)新能源汽車銷量達(dá)125.6萬(wàn)輛,其中純電動(dòng)汽車為98.4萬(wàn)輛。電池存儲(chǔ)的能量是電動(dòng)汽車的動(dòng)力之源,隨著電動(dòng)汽車市場(chǎng)份額的增加,與之匹配的為電池充電的裝置的需求也急劇增加。目前市場(chǎng)上存在的充電裝置絕大多數(shù)使用的是AC/DC電路加DC/DC電路的兩級(jí)式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。本文將為特性場(chǎng)合使用的電動(dòng)牽引車設(shè)計(jì)一款給其內(nèi)部鉛酸蓄電池充放電的裝置,與常見的充電裝置不同,為了給鉛酸蓄電池核對(duì)性放電,保證鉛酸蓄電池的正常使用,該裝置內(nèi)部設(shè)計(jì)了可以給鉛酸蓄電池恒流放電的放電模塊。論文首先在裝置系統(tǒng)層面討論了充放電裝置要實(shí)現(xiàn)的功能以及裝置內(nèi)部的組成,從功能需求出發(fā)介紹了裝置的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),包括控制系統(tǒng)軟件層面的實(shí)現(xiàn)和控制器所需的資源。針對(duì)充放電裝置的放電功能,文中選用的拓?fù)錇楦倪M(jìn)后的Buck電路,并分析了改進(jìn)后的Buck電路的各元件參數(shù)的設(shè)計(jì)。利用狀態(tài)空間平均法推導(dǎo)了改進(jìn)后的Buck電路的傳遞函數(shù),求解出閉環(huán)控制參數(shù),并驗(yàn)證了放電模塊的電氣性能。針對(duì)充放電裝置的充電功能,文中選用VIENNA整流加移相全橋的兩級(jí)式電路拓?fù)?討論了移相全橋存在的一些問題。由于裝置充電輸出功率較大,將移相全橋電路做了改進(jìn)并分析了改進(jìn)后移相全橋電路的參數(shù)設(shè)計(jì),推導(dǎo)出移相全橋電路的小信號(hào)模型并進(jìn)行雙閉環(huán)控制器參數(shù)的設(shè)計(jì),并驗(yàn)證充電模塊的電氣性能。最后,討論了充放電裝置工作的流程,包括充電流程、放電流程、故障處理流程與急停保護(hù)流程;驗(yàn)證了裝置整體的輸出性能,包括充電電流、放電電流的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)性能,以及裝置的自動(dòng)停機(jī)功能。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：U491.8
【部分圖文】：

電池的恒流放電。本章將具體說明實(shí)現(xiàn)放電電力變換的電路拓?fù)�、電路參�?shù)設(shè)計(jì)以及電路的控制策略。3.1 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)充放電裝置的放電功能的技術(shù)要求在表 2-1 中列出，由于在鉛酸蓄電池在放電過程中存在著電池電壓降低的現(xiàn)象[38,39]，直接使用電阻負(fù)載與鉛酸蓄電池相連來消耗電能難以實(shí)現(xiàn)蓄電池的恒流輸出，因此考慮經(jīng)過簡(jiǎn)單的電力變換來實(shí)現(xiàn)蓄電池的恒流輸出。選用的拓?fù)錇閳D 3-1 所示的改進(jìn)后的 Buck 電路，電路輸入電流需要維持穩(wěn)定且電路輸出無指標(biāo)要求，所以在輸入端增加了 LC 濾波電路，省去了輸出端的穩(wěn)壓電容。圖中 Rs為軟啟電阻，防止在接觸器 S1閉合時(shí)電感 L1與電容 C1產(chǎn)生諧振，避免沖擊電流與沖擊電壓造成電容的損壞，在一定時(shí)間后電容 C1的電壓穩(wěn)定時(shí)，便閉合接觸器 S1將軟啟電阻 Rs短路。電路的工作原理與 Buck 電路類似[40]，這里不再詳細(xì)描述，即通過開關(guān)管 T1的開關(guān)實(shí)現(xiàn)蓄電池的恒流放電，并將電能消耗在電阻負(fù)載 RL上。

圖 3-5 放電電路系統(tǒng)傳遞函數(shù) bode 圖圖 3-6 放電電路系統(tǒng)控制框圖圖 3-6 中，Gi(s)為輸入電流反饋 PI 環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)， Ki分別輸入電流的采樣反饋函數(shù)，Km為 DSP 中 EPWM 模塊周期寄存器設(shè)置的值。因?yàn)榉烹婋娐返妮斎氩糠钟?LC 電路，所以系統(tǒng)的 bode 圖有一個(gè)諧振峰，為了使系統(tǒng)工作穩(wěn)定，設(shè)計(jì) PI 參數(shù)使得諧振頻率處的幅值增益在 0dB 以下。經(jīng)過反復(fù)調(diào)整，設(shè)計(jì)的控制器的參數(shù)為：kp=0.1，ki=1000。系統(tǒng)整體的傳遞函數(shù) Gif(s)為：8 2 3( ) ( )( )4.864 10 2.0064 10 15.2i idifmG s G sG sKs s (3-21)

25圖 3-6 放電電路系統(tǒng)控制框圖，Gi(s)為輸入電流反饋 PI 環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)， Ki分別輸入為 DSP 中 EPWM 模塊周期寄存器設(shè)置的值。電路的輸入部分有 LC 電路，所以系統(tǒng)的 bode 圖有一個(gè)諧，設(shè)計(jì) PI 參數(shù)使得諧振頻率處的幅值增益在 0dB 以下。經(jīng)的參數(shù)為：kp=0.1，ki=1000。系統(tǒng)整體的傳遞函數(shù) Gif(s)為8 2 313 4 9 3 5 2( ) ( )( )4.864 10 2.0064 10 15.22.82 10 4.418 10 1.6815 10 0.2209i idifmG s G sG sKs ss s s 系統(tǒng) bode 圖如圖 3-7，此時(shí)系統(tǒng)的穿越頻率為 11Hz，相位應(yīng)曲線如圖 3-8，可以看到，系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間約為 0.1s。

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本文編號(hào)：2832004