5kW混合動(dòng)力汽車用雙向DC/DC變換器設(shè)計(jì)

【摘要】：混合動(dòng)力汽車采用內(nèi)燃機(jī)和動(dòng)力電池兩種動(dòng)力源,動(dòng)力電池輔助內(nèi)燃機(jī)輸出牽引功率并回收剎車減速時(shí)的再生制動(dòng)能量,使得混合動(dòng)力汽車在燃油經(jīng)濟(jì)性與尾氣排放特性上具有顯著優(yōu)勢(shì)。雙向DC/DC變換器作為應(yīng)用于混合動(dòng)力汽車中電力電子控制單元,可實(shí)現(xiàn)電能的雙向流動(dòng)。本文對(duì)混合動(dòng)力汽車用雙向DC/DC變換器模式切換與控制進(jìn)行了研究。 本文首先介紹了混合動(dòng)力汽車用雙向DC/DC變換器研究現(xiàn)狀與模式切換研究現(xiàn)狀。根據(jù)混合動(dòng)力汽車用雙向DC/DC變換器輸入、輸出電壓等技術(shù)指標(biāo),本文采用雙向Buck/Boost變換器。分析了雙向Buck/Boost變換器對(duì)應(yīng)混合動(dòng)力汽車不同運(yùn)行狀態(tài)下的工作模式,并闡述了變換器在各模式下的工作原理。進(jìn)而完成了主電路參數(shù)設(shè)計(jì)以及保護(hù)邏輯設(shè)計(jì)。 然后針對(duì)雙向Buck/Boost變換器不同的工作模式,分析并確立了相應(yīng)的控制目標(biāo)以滿足混合動(dòng)力汽車的應(yīng)用需求,建立了相應(yīng)模式下的小信號(hào)動(dòng)態(tài)模型,并詳細(xì)給出了對(duì)應(yīng)控制器參數(shù)的設(shè)計(jì)方法,以改善系統(tǒng)性能。在理論設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,對(duì)混合動(dòng)力汽車用雙向Buck/Boost變換器各工作模式下的穩(wěn)態(tài)性能與動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 最后分析并確立了混合動(dòng)力汽車用雙向Buck/Boost變換器不同工作模式之間的切換策略,搭建了一臺(tái)5kW的混合動(dòng)力汽車用雙向Buck/Boost變換器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)以及用于模擬上位機(jī)的人機(jī)交互界面,并在該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行了單一模式切換與總模式切換的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 【關(guān)鍵詞】：混合動(dòng)力汽車 雙向Buck/Boost 模式切換策略 控制
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM46
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-9
• 目錄9-11
• 第一章 緒論11-22
• 1.1 研究背景及意義11-15
• 1.1.1 研究背景11-12
• 1.1.2 混合動(dòng)力汽車歷史和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.1.3 雙向DC/DC變換器在混合動(dòng)力汽車中的研究意義14-15
• 1.2 雙向DC/DC變換器在混合動(dòng)力汽車中的研究現(xiàn)狀15-20
• 1.2.1 用于混合動(dòng)力汽車的雙向DC/DC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)15-17
• 1.2.2 雙向DC/DC變換器國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-18
• 1.2.3 雙向DC/DC變換器控制及模式切換研究現(xiàn)狀18-20
• 1.3 本文所研究拓?fù)?/span>20
• 1.4 本文的選題意義和研究內(nèi)容20-22
• 1.4.1 選題意義20-21
• 1.4.2 研究內(nèi)容21-22
• 第二章 雙向Buck/Boost變換器工作原理與參數(shù)設(shè)計(jì)22-34
• 2.1 雙向Buck/Boost變換器工作原理22-25
• 2.1.1 雙向Buck/Boost變換器工作模式分析22-23
• 2.1.2 雙向Buck/Boost變換器工作原理分析23-25
• 2.2 雙向Buck/Boost變換器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)25
• 2.3 雙向Buck/Boost變換器主電路參數(shù)設(shè)計(jì)25-32
• 2.3.1 儲(chǔ)能電感設(shè)計(jì)26-27
• 2.3.2 輸入輸出濾波電容設(shè)計(jì)27-31
• 2.3.3 功率開關(guān)器件選取31-32
• 2.4 雙向Buck/Boost變換器系統(tǒng)保護(hù)邏輯32-34
• 第三章 雙向Buck/Boost變換器系統(tǒng)建模及控制器設(shè)計(jì)34-60
• 3.1 混合動(dòng)力汽車用雙向Buck/Boost變換器控制策略34-36
• 3.2 啟動(dòng)模式控制設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證36-40
• 3.2.1 啟動(dòng)模式電路建模37-38
• 3.2.2 啟動(dòng)模式控制器設(shè)計(jì)38-40
• 3.3 電驅(qū)動(dòng)/再生制動(dòng)模式控制設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證40-53
• 3.3.1 電驅(qū)動(dòng)/再生制動(dòng)模式電路建模41-46
• 3.3.2 電驅(qū)動(dòng)/再生制動(dòng)模式控制器設(shè)計(jì)46-48
• 3.3.3 電驅(qū)動(dòng)模式實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證48-50
• 3.3.4 再生制動(dòng)模式實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證50-53
• 3.4 電池充電模式控制設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證53-60
• 3.4.1 電池充電模式電路建模53-54
• 3.4.2 電池充電模式控制器設(shè)計(jì)54-56
• 3.4.3 電池充電模式實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證56-60
• 第四章 混合動(dòng)力汽車用雙向Buck/Boost變換器模式切換實(shí)驗(yàn)60-76
• 4.1 混合動(dòng)力汽車用雙向Buck/Boost變換器模式切換策略60-61
• 4.2 模式切換實(shí)驗(yàn)平臺(tái)介紹61-67
• 4.2.1 雙向Buck/Boost變換器模式切換硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)介紹61-65
• 4.2.2 雙向Buck/Boost變換器人機(jī)交互界面介紹65-67
• 4.3 雙向Buck/Boost變換器模式切換實(shí)驗(yàn)67-73
• 4.3.1 雙向Buck/Boost變換器單一模式切換實(shí)驗(yàn)67-71
• 4.3.2 雙向Buck/Boost變換器總模式切換實(shí)驗(yàn)71-73
• 4.4 效率測(cè)試73-76
• 第五章 總結(jié)與展望76-77
• 5.1 本文工作總結(jié)76
• 5.2 未來工作展望76-77
• 參考文獻(xiàn)77-82
• 附錄A 變換器建模設(shè)計(jì)82-88
• 附錄B 實(shí)驗(yàn)樣機(jī)照片88-89
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文89-90
• 致謝90

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