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基于混合储能系统的电动汽车动力电池纹波电流消除方法的研究
| 论文题名： | 基于混合储能系统的电动汽车动力电池纹波电流消除方法的研究 |
| 关键词： | 电动汽车;混合储能系统;双向DC-DC变换器;电流消除方法 |
| 摘要： | 电动汽车已成为汽车未来重要的发展方向。由蓄电池、DC-DC变换器和超级电容组成的混合储能系统，逐步弥补了蓄电池作为电动汽车动力电池功率密度较低的缺陷。但蓄电池循环寿命较短的问题还一直困扰着汽车领域。 电动汽车牵引电机的非线性负载变化以及逆变器的高频通断换流在电驱动系统中产生了大量高频纹波电流，它对电动汽车蓄电池的寿命造成不良影响。目前应对蓄电池两端高频纹波电流的主要方法是进行无源滤波。但无源滤波是被动滤波，不能很好的应对由复杂行驶工况造成的纹波电流的实时变化而且其成本较高。为此，本文利用有源滤波思想，提出基于傅里叶变换的高频纹波电流消除算法，消除蓄电池两端的高频纹波电流。该算法分析电驱动系统中纹波电流的产生机理，得到直流母线电流的傅里叶级数表达形式，利用傅里叶变换从直流母线电流中分离出高频纹波电流分量。并创新地将电机的控制与双向DC-DC变换器的控制相结合，解决了对直流母线电流进行傅里叶变换所需基波信息难以获取的难题；从直流母线电流中分离出高频纹波电流之后，通过控制双向DC-DC变换器，让超级电容来承担这些高频纹波电流，实现消除蓄电池两端高频纹波电流的目的。 利用MATLAB/Simulink建立基于傅里叶变换的高频纹波电流消除算法模型，消除母线电流中基波频率三倍以上的纹波电流。搭建包含混合储能系统的电动汽车电驱动系统模型，在NEDC循环工况下对纹波电流消除算法进行仿真验证。仿真结果表明，蓄电池两端电流的幅值大幅降低、变化趋势平缓，基波频率三倍以上的频率成分对应的电流幅值逐渐趋近于零。另外，设计包含混合储能系统的电驱动系统等效电路，搭建电驱动系统硬件模拟实验平台。根据Simulink纹波电流消除算法模型对TI的DSP芯片TMS320F2810编写相应的C程序，利用模拟实验平台对纹波电流消除算法进行实验验证。实验结果表明，超级电容实际输出的电流对分离出的高频纹波电流计算值跟踪效果良好，纹波电流得到了大幅消除，进一步验证了算法的有效性。 |
| 作者： | 底振坤 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 顾力强;张希 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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