發(fā)布時(shí)間：2021-12-10 05:36

　　隨著不可再生能源存儲(chǔ)量急劇下降,燃料電池汽車(chē)領(lǐng)域受到了越來(lái)越廣泛的關(guān)注。但燃料電池輸出電壓波動(dòng)大、電壓等級(jí)低,難以滿(mǎn)足燃料電池汽車(chē)對(duì)動(dòng)力源的要求,因此,能夠?qū)崿F(xiàn)提升電壓等級(jí)、電壓解耦等功能的DC/DC變換器是系統(tǒng)中必要的部分。本文針對(duì)燃料電池汽車(chē)用DC/DC變換器高升壓比、高效率等要求,提出一種新型雙Boost升壓變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),并將其與傳統(tǒng)Boost變換器、四相交錯(cuò)式DC/DC變換器進(jìn)行比較。此外,從該變換器的工作原理、電路模型及控制方法等幾方面進(jìn)行相關(guān)的研究工作。首先,對(duì)現(xiàn)有變換器結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類(lèi)匯總,具體分為隔離型和非隔離型結(jié)構(gòu),并將所提變換器從器件個(gè)數(shù)、選型、電壓應(yīng)力以及升壓比幾方面與幾種典型升壓變換器進(jìn)行對(duì)比,在分析其工作原理的基礎(chǔ)上得出該變換器不同工作狀態(tài)下所對(duì)應(yīng)的的狀態(tài)方程。其次,根據(jù)狀態(tài)空間平均法建立變換器的小信號(hào)模型,對(duì)該模型進(jìn)行拉氏變換得到傳遞函數(shù),設(shè)計(jì)基于輸出電壓?jiǎn)畏答�、基于電感電流和輸出電壓雙反饋的閉環(huán)控制器。此外,針對(duì)燃料電池輸出特性軟的問(wèn)題,設(shè)計(jì)一種針對(duì)輸入電壓波動(dòng)的前饋-雙閉環(huán)控制器,旨在保證系統(tǒng)輸出的穩(wěn)定性。再次,設(shè)計(jì)了新型雙Boost升壓變換器系統(tǒng)的硬件和... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱理工大學(xué)黑龍江省

【文章頁(yè)數(shù)】：75 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

升壓比占空比的關(guān)系

哈爾濱理工大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-28-第4章DC/DC變換器實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的搭建本章設(shè)計(jì)了新型雙Boost升壓變換器的功率模塊實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，該樣機(jī)包括DC/DC變換器主電路、驅(qū)動(dòng)電路、電流檢測(cè)電路、電壓檢測(cè)電路及用來(lái)給各個(gè)芯片供電的輔助電源電路，并且對(duì)各個(gè)電路設(shè)計(jì)過(guò)程及所用芯片的選型進(jìn)行了說(shuō)明，該功率模塊樣機(jī)采用DSP為控制芯片，同時(shí)設(shè)計(jì)了基于DSP的PI控制程序。4.1硬件電路設(shè)計(jì)4.1.1功率模塊主電路設(shè)計(jì)根據(jù)新型雙Boost升壓變換器功率模塊的設(shè)計(jì)指標(biāo)，每個(gè)MOEFET的平均電流為5A，最大耐壓值為60V，對(duì)電流及電壓應(yīng)力取2-3倍裕量，可知開(kāi)關(guān)管的最大導(dǎo)通電流為15A，最大耐壓值為180V，因此，選用最大導(dǎo)通電流18A，最大耐壓值為200V的IRF640N為本文的開(kāi)關(guān)管。柵極和源極兩端電壓波形如圖4-1所示。圖4-1GS兩端電壓波形Fig.4-1VoltagewaveformatbothendsofGS由式(3-15)可知，電感的計(jì)算值為0.35mH，根據(jù)功率模塊設(shè)計(jì)指標(biāo)分析得到電流平均值為5A，因此本文選用鐵粉磁芯電感，其指標(biāo)為：感值0.35mH、最大導(dǎo)通電流10A。由式(3-16)可知，電容計(jì)算值為35μF，根據(jù)功率模塊設(shè)計(jì)指標(biāo)可知電容最小耐壓值為100V，考慮一定裕量后，其輸出電容選用一個(gè)容值為47μF的電解

第4章DC/DC變換器實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的搭建-29-電容，該電容的耐壓值為400V，完全能夠滿(mǎn)足本文設(shè)計(jì)功率模塊樣機(jī)的電壓應(yīng)力需求。根據(jù)功率模塊設(shè)計(jì)指標(biāo)可知，在分析二極管截止時(shí)兩端的電壓值并考慮裕量后，選用指標(biāo)為最大反向壓降600V、導(dǎo)通電流10A的DFE10I600PM作為功率模塊的二極管，其最大正向壓降為1.5V。圖4-2為本文設(shè)計(jì)的主電路。圖4-2試驗(yàn)樣機(jī)主電路設(shè)計(jì)Fig.4-2Maincircuitdesignoftestprototype4.1.2控制器的選擇本文選用TMS320F28335的DSP為控制芯片，該芯片是TI公司最新推出的是一種32位浮點(diǎn)DSP，在電力電子控制系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用，其主頻為150MHz，此外，其內(nèi)部包含的乘法器具有可以在一個(gè)指令周期內(nèi)完成兩次乘法運(yùn)算的功能，達(dá)到了大幅度節(jié)運(yùn)算所需時(shí)間的目的，這也正符合本文對(duì)控制器快速反應(yīng)的要求。此外，將TMS320F28335用作主控芯片還具有以下優(yōu)點(diǎn)：TMS320F28335中每個(gè)ePWM模塊中包含7個(gè)子模塊：時(shí)基模塊TB；計(jì)數(shù)比較模塊CC；動(dòng)作模塊AQ；死區(qū)產(chǎn)生模塊DB；PWM斬波模塊PC；錯(cuò)誤聯(lián)防模塊TZ；事件觸發(fā)模塊ET。TMS320F28335中包含多個(gè)通信接口，如I2C同步串口、增強(qiáng)型CAN通訊總線(xiàn)、SPI高速同步串口、SCI異步串口等，為該DSP控制芯片與其他控制器或者上位機(jī)之間的信息傳輸提供了方便高效的路徑，降低了設(shè)備之間連接的復(fù)雜程度。4.1.3輔助電路設(shè)計(jì)（1）驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)。由于隔離驅(qū)動(dòng)能夠有效的對(duì)DSP進(jìn)行保護(hù)，因此，

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]燃料電池新能源汽車(chē)的創(chuàng)新分析及研究[J]. 鄭振.  汽車(chē)實(shí)用技術(shù). 2019(17)
[2]基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的車(chē)載異步電機(jī)參數(shù)辨識(shí)[J]. 林巨廣,汪雷鳴.  汽車(chē)技術(shù). 2019(08)
[3]面向儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用的隔離型雙向DC-DC變換器分析方法與控制技術(shù)綜述[J]. 孫凱,陳歡,吳紅飛.  電工電能新技術(shù). 2019(08)
[4]三端口DC/DC變換器預(yù)測(cè)電流移相控制[J]. 張國(guó)榮,李智,陸翌,王朝亮,許烽.  電力系統(tǒng)保護(hù)與控制. 2019(13)
[5]基于分?jǐn)?shù)階PID控制的質(zhì)子交換膜燃料電池前級(jí)功率變換器[J]. 戚志東,裴進(jìn),胡迪.  電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2019(S1)
[6]日本燃料電池車(chē)量產(chǎn)化[J]. 山田恭子,彭惠民.  汽車(chē)與新動(dòng)力. 2019(03)
[7]單級(jí)三相PFC+DC/DC變換器控制系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)[J]. 戴凱奇,廖作瑞,王正仕.  電力電子技術(shù). 2019(06)
[8]汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染分析及對(duì)策[J]. 盧敏.  內(nèi)燃機(jī)與配件. 2019(11)
[9]采用移相控制有源整流的全橋變換器[J]. 趙清林,李昆侖,劉威,王玉潔,王德玉.  電力自動(dòng)化設(shè)備. 2019(06)
[10]永磁同步電機(jī)電能質(zhì)量分?jǐn)?shù)階滑�？刂芠J]. 熊林云,王杰.  中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2019(10)

博士論文
[1]二次型Boost變換器研究[D]. 楊平.西南交通大學(xué) 2013

碩士論文
[1]集成多端口DC/DC變換器拓?fù)溲苌c分析方法研究[D]. 董潔.浙江大學(xué) 2017
[2]DC/DC變換器的滑�？刂芠D]. 王川.華中科技大學(xué) 2016
[3]燃料電池汽車(chē)DC-DC變換器的建模與控制[D]. 王躍.清華大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3532003