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基于MMMC的PHEV电机驱动与电池管理控制策略研究
| 论文题名： | 基于MMMC的PHEV电机驱动与电池管理控制策略研究 |
| 关键词： | 插电式混合电动汽车;模块化多电平矩阵变换器;电池荷电状态;综合控制 |
| 摘要： | 随着社会的不断发展，汽车几乎已经成为每个家庭的必需品，如此多的汽车拥有量不仅会使我国能源需求加剧，还会产生雾霾等一系列生态问题。2021年国家提出了碳达峰碳中和的目标，大力发展清洁能源、实现绿色发展已经为我国能源产业所追求的方向。电动汽车(ElectricVehicle，EV)由于其消耗能源少，绿色环保低碳等优势，已经为汽车行业重点研究的方向。纯电动汽车相较于传统汽车来说，其续航能力差一直是其亟需解决的问题，而插电式混合电动汽车(Plug-inHybridElectricvehicle，PHEV)作为一种中间产品，在降低环境污染的同时续航能力大大增强，因此，对PHEV的市场需求不断增强，关于PHEV的研究己成为当今电动汽车领域的热点问题。 PHEV具有的工作模式众多，内部结构复杂，传统的基于两电平变换器与多电平变换器的EV功率系统由于拓扑结构的限制，在应用到PHEV时会额外增加硬件电路，增加汽车的重量与体积，不利于实现整车轻量化与一体化的设计。因此，本文使用基于模块化多电平矩阵变换器(ModularMultilevelMatricConvener，MMMC)拓扑的EV功率系统，集成了PHEV的驱动模式与V2G(vehicletoGrid)模式，并在无需额外电路的情况下完成电池荷电状态(StateofCharge，SOC)的均衡，实现了PHEV在电机驱动、V2G与电池管理的一体化，对未来PHEV的发展具有较强的理论意义与实际的应用价值。 本文首先提出了研究所用的拓扑，对拓扑的结构、电池充放电状态和工作模式进行了介绍。其次，针对基于该拓扑的EV功率系统在PHEV的多种工作模式下存在的电池SOC不均衡问题，本文以工作模式中最为复杂的混合工作状态为例，通过对主电路进行小信号建模及功率分析，提出了与桥臂电流直接控制相结合的电池SOC分层均衡控制策略，并与电机id=0控制相结合，构造了一个多层次的闭环控制系统，得到插电式混合电动汽车在混合工作状态下的综合控制方案，在实现P脏V电机驱动的同时兼顾了电池组的充放电均衡。最后，针对插电式混合电动汽车在V2G工作模式下存在的电池SOC不均衡问题，本文以外接单相电网为例，通过功率分析，在混合工作状态下的综合控制方案的基础上进行修改与简化，无需增加额外的控制系统，得到V2G模式下的综合控制策略，在电池组放电的过程中保证了电池SOC的均衡。 为验证文中所用拓扑的可行性与控制策略的有效性，本文通过RTLAB实验平台进行半实物仿真验证，给出了实验条件和实验参数，对汽车在混合工作状态下的不同充放电状态及V2G工作模式进行仿真，实验结果表明所提综合控制策略可以实现所用拓扑的电机驱动、V2G与电池均衡的一体化，验证了本文所提的混合工作状态和V2G模式下综合控制策略的有效性。 |
| 作者： | 王安诚 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 王广柱 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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