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原文传递电动汽车充电桩控制技术研究

论文题名：	电动汽车充电桩控制技术研究
关键词：	电动汽车;充电桩;电流控制器;PI控制器;柔性切换
摘要：	近些年，出于环保和减小能源损耗的考虑，各个国家都大力发展电动汽车事业。直流充电桩作为电动汽车的配套设备，受到广泛关注，并朝着高频化、高功率密度化、便捷化和智能化的方向不断发展。然而在发展过程中还是存在很多问题，高频高密度的同时，会增加开关管的开关损耗，降低开关电源的效率，甚至会导致严重的后果，这些对于充电桩发展来说都是亟需解决的。　　为了解决充电桩内功率因数校正拓扑开关损耗问题，软开关技术被广泛地应用，成为当前国内外研究的热点，通过建立小信号模型，综合逻辑门和平均电流控制方式，来进行对拓扑的研究，给出了电流控制器、电压控制器和PI控制器的设计过程，采用加入前馈控制的方式来针对性的解决网侧电流畸变的问题，确保网侧功率因数；同时考虑到网侧电压的波动和负载的不确定，进行全载范围内的切负载仿真，从理论上验证拓扑的可实用性。之后通过硬件平台来验证设计的合理性和可行性。　　本文研究的充电设备是两级拓扑级联而成，作为一个整体也要考虑各自的工作能力。Buck电路作为后级拓扑，通过建立小信号模型，给出了电流控制器、电压控制器和PI控制器的设计过程，来对其进行分析。为了减小前级功率因数校正拓扑对其的影响，通过加入控制策略予以减弱，进行变输入的仿真予以验证，同时进行全载范围内的变负载仿真来验证拓扑的宽使用范围。　　针对传统充电方式对锂离子电池的充电效果不理想的问题，综合锂离子电池的电池特性、电池的工作原理和充电过程中出现的问题，提出了采用多阶段充电模式的解决方案。采用基于PI控制器的电流单闭环控制和基于PI控制器的电流电压双闭环控制，根据预先选定的充电曲线设定各个阶段切换的阈值，采用柔性切换的方式来完成整个充电过程。通过仿真来验证整个过程，后在实验平台上来完成相应的硬件实验。根据变换器的输入输出指标，设计基于数字控制器STM32F407为核心的系统。在此基础上，搭建一台3kW实验样机。通过对实验波形的详细分析，可以得到，功率因数校正拓扑能够实现软开关，充电桩能够按照预先设定的充电曲线进行控制，网侧的功率因数能够满足要求，充电桩整体的传输效率也满足要求。
作者：	史博伦
专业：	电气工程
导师：	罗耀华
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文