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电动汽车高效率安全DC/DC变换器的研究
| 论文题名： | 电动汽车高效率安全DC/DC变换器的研究 |
| 关键词： | DC/DC变换器;电动汽车;能量传输;双闭环控制器 |
| 摘要： | 随着环境污染以及能源危机等问题日益凸显，世界各国都在积极发展新能源产业，而新能源汽车作为新能源领域的代表，凭借其在环保、技术、经济等方面的优势获得了人们的广泛关注。双向DC/DC变换器作为电动汽车能量传输的中间部件，不但可以将动力电池的能量传递给电机，也可以将汽车再生制动能量反向回馈给能量源，能量使用效率大大提高，因此设计一款能够实现能量双向流动、成本低廉、效率高、动态性能好、安全性高的DC/DC变换器具有重要的现实意义。 本论文将交错并联双向DC/DC变换器作为研究对象，通过主电路加装肖特基二极管，硬件保护与软件保护以及制动时恒压限流策略多重保护，设计了一款高效率、安全性能好的DC/DC变换器，最后以STM32F4作为控制平台，通过搭建的硬件实物电路对所设计的DC/DC变换器进行实验验证。 首先本文对双向DC/DC变换器几种常见的拓扑结构进行分析，在对各种拓扑以及效率的分析基础上，最终确定选取交错并联两相双向半桥变换器作为本次研究的主电路。接着详细分析了主电路的工作原理，并对电动汽车处于不同的运行状态时，给出了变换器相应的Boost以及Buck工作模式，之后对变换器各器件进行研究设计选型，并对变换器的各元件的损耗进行了详细分析，得出了变换器的损耗分布，最后在此基础上，通过并联肖特基二极管提高变换器的效率。 其次针对变换器两种不同工作模式以及变换器的需求，明确了双向DC/DC变换器在两种不同工作模式下的控制目标，并采用了状态空间平均法进行系统建模，详细推导了小信号模型，在此基础上分别设计了两种模式下的双闭环控制器，采用恒压限流的控制策略充分保证DC/DC变换器的安全性，最后，通过SIMULINK对所搭建的模型进行闭环仿真，充分验证了系统各参数以及控制器设计的合理性，所设计的DC\DC变换器性能良好，具有高的动态响应速度。 随后给出了变换器系统的硬件设计、搭建以及软件设计。其中，硬件电路包括主电路、采样调理电路、驱动电路、保护电路等模块，软件部分包括对采样信号进行AD转换及处理、控制PWM信号的产生、实现PI运算以及过压过流的保护等部分。 最后对实验平台进行搭建，在Boost模式下对所搭建的硬件电路进行测试以及在小功率条件下，对变换器的效率进行了测试，验证了理论推导的正确性。 |
| 作者： | 尉伍 |
| 专业： | 电路与系统 |
| 导师： | 李俊生;田忠 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 电子科技大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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