本文關(guān)鍵詞：混合動(dòng)力動(dòng)車組鋰電池充電機(jī)研究與設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 充電機(jī) 鈦酸鋰電池 充電方式 高頻全橋 小信號(hào)模型 PI控制器

【摘要】：隨著中國(guó)鐵路建設(shè)的大規(guī)模發(fā)展,國(guó)內(nèi)動(dòng)車組相關(guān)技術(shù)研究也不斷深入。為了緩解動(dòng)車組在電氣化線路與非電氣化線路交叉條件運(yùn)行的困難,解決內(nèi)燃動(dòng)車組在城市運(yùn)行的污染問題,更加環(huán)保的混合動(dòng)力動(dòng)車組應(yīng)運(yùn)而生�；旌蟿�(dòng)力動(dòng)車組關(guān)鍵技術(shù)研究與典型樣車研制項(xiàng)目是北京交通大學(xué)與長(zhǎng)春軌道客車股份有限公司聯(lián)合開展的,混合動(dòng)力動(dòng)車組是至少具有兩種能量來(lái)源的動(dòng)車組。 充電機(jī)主要完成對(duì)混合動(dòng)力動(dòng)車組緊急蓄電池充電和對(duì)動(dòng)車組列車所有低壓直流負(fù)載供電功能。本文基于理論與工程基礎(chǔ),完成了對(duì)蓄電池充電方式分析、充電機(jī)主電路設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、模型仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等工作。 本文首先對(duì)動(dòng)車組蓄電池特點(diǎn)進(jìn)行了分析,并根據(jù)新型鋰電池的特點(diǎn),選擇鈦酸鋰類型電池作為混合動(dòng)力動(dòng)車組緊急蓄電池。然后通過對(duì)不同充電方式的對(duì)比,選擇了先階段恒流后恒壓的充電方式。 其次,完成了對(duì)充電機(jī)主回路的設(shè)計(jì)以及對(duì)主要器件的選型工作,并對(duì)充電機(jī)損耗器件的損耗進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算,并據(jù)此估算了充電機(jī)的整體效率。 然后,設(shè)計(jì)了充電機(jī)控制系統(tǒng)的硬件框架,完成了充電機(jī)控制系統(tǒng)采樣環(huán)節(jié)、模數(shù)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)。選擇了充電機(jī)的控制方式,分析了脈沖生成原理,并完成了電壓電流控制、保護(hù)與重啟等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的程序設(shè)計(jì)工作。 再次,建立了充電機(jī)的小信號(hào)模型,推導(dǎo)了控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù),使用零極點(diǎn)配置的方式設(shè)計(jì)了PI控制器,然后對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。最后推導(dǎo)了PI控制器的數(shù)字實(shí)現(xiàn)形式,并設(shè)計(jì)DSP中的PI控制程序。 最終,利用計(jì)算機(jī)仿真軟件建立系統(tǒng)仿真模型,根據(jù)仿真初步驗(yàn)證設(shè)計(jì)的可行性。完成樣機(jī)生產(chǎn)并對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了基本功能性測(cè)試、性能試驗(yàn),并完成了裝車調(diào)試等工作。最終的試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,充電機(jī)樣機(jī)在輸出電壓控制、充電電流控制、保護(hù)與重啟功能等方面均達(dá)到了設(shè)計(jì)預(yù)期要求,并在混合動(dòng)力動(dòng)車組樣車上可靠運(yùn)行。
【關(guān)鍵詞】：充電機(jī) 鈦酸鋰電池 充電方式 高頻全橋 小信號(hào)模型 PI控制器
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U469.72;TM910.6
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 目錄9-12
• 1 緒論12-18
• 1.1 課題研究背景12-13
• 1.2 充電機(jī)技術(shù)發(fā)展綜述13-15
• 1.3 論文主要工作15-18
• 2 蓄電池與充電方式研究18-30
• 2.1 緊急蓄電池概述18-19
• 2.2 緊急蓄電池類型選擇19-21
• 2.3 鈦酸鋰電池特性21-24
• 2.3.1 鈦酸鋰電池低溫特性21-22
• 2.3.2 鈦酸鋰電池充放電特性22-24
• 2.4 蓄電池充電方式分析24-28
• 2.4.1 馬斯充電曲線24-25
• 2.4.2 鋰電池充電方式25-28
• 2.5 本章小結(jié)28-30
• 3 充電機(jī)主回路設(shè)計(jì)30-44
• 3.1 充電機(jī)需求分析30
• 3.2 主電路拓?fù)溥x擇30-33
• 3.2.1 輸入方式選擇31-32
• 3.2.2 充電機(jī)拓?fù)浯_定32-33
• 3.3 模塊參數(shù)設(shè)計(jì)33-43
• 3.3.1 輸入環(huán)節(jié)參數(shù)計(jì)算33-35
• 3.3.2 DC/DC環(huán)節(jié)參數(shù)計(jì)算35-43
• 3.4 充電機(jī)效率估算43
• 3.5 本章小結(jié)43-44
• 4 充電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)44-58
• 4.1 控制系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)44-46
• 4.2 控制系統(tǒng)采樣設(shè)計(jì)46-50
• 4.2.1 采樣硬件設(shè)計(jì)47-49
• 4.2.2 DSP28335的AD轉(zhuǎn)換49-50
• 4.3 控制方式與脈沖發(fā)生50-51
• 4.4 主控程序設(shè)計(jì)51-57
• 4.4.1 預(yù)充電模塊程序設(shè)計(jì)51-52
• 4.4.2 軟啟動(dòng)模塊程序設(shè)計(jì)52-53
• 4.4.3 電壓電流控制模塊程序設(shè)計(jì)53-55
• 4.4.4 保護(hù)與重啟模塊程序設(shè)計(jì)55-57
• 4.5 本章小結(jié)57-58
• 5 系統(tǒng)建模與控制器設(shè)計(jì)58-66
• 5.1 系統(tǒng)小信號(hào)模型分析58-60
• 5.2 系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)60-63
• 5.3 控制器的數(shù)字實(shí)現(xiàn)63-64
• 5.4 本章總結(jié)64-66
• 6 模型仿真與樣機(jī)實(shí)驗(yàn)66-78
• 6.1 MATLAB/SIMULINK模型仿真66-69
• 6.1.1 建立模型66-67
• 6.1.2 波形分析67-69
• 6.2 地面實(shí)驗(yàn)69-75
• 6.2.1 功能性測(cè)試實(shí)驗(yàn)69-72
• 6.2.2 保護(hù)動(dòng)作測(cè)試實(shí)驗(yàn)72-73
• 6.2.3 溫升試驗(yàn)73-74
• 6.2.4 效率測(cè)試74-75
• 6.3 裝車實(shí)驗(yàn)75-77
• 6.4 本章小結(jié)77-78
• 7 總結(jié)78-80
• 7.1 本文主要完成工作78
• 7.2 本文實(shí)現(xiàn)成果78-79
• 7.3 展望79-80
• 參考文獻(xiàn)80-84
• 作者簡(jiǎn)歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果84-88
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集88

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：624453