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锂离子电池组电压均衡技术的研究
| 论文题名： | 锂离子电池组电压均衡技术的研究 |
| 关键词： | 电动汽车;锂电池;主动均衡电路;变压器;级联倍压整流器 |
| 摘要： | 为缓解日益严重的环境问题，以新能源电动汽车为代表的零排放、无污染的交通工具得到了各国政府的大力推广。大多数的新能源电动汽车采用锂电池作为动力电池，通常将若干节锂电池串并联成组以满足其电压等级。然而，电池组内各电池单体在性能上的差异会导致各单体的电压不一致，这种不一致性随着电池组使用次数的增加愈加严重，最终会影响整个电池组的安全性和使用寿命。因此，研究安全、可靠的均衡电路以减小电池电压的不一致性具有重要的实用意义。 在对现有非能耗型均衡电路的研究基础上，本文提出了一种基于变压器和级联倍压整流器的主动均衡电路，具体分析了其工作原理和工作特性，给出了均衡电路主要参数的设计范围，并通过仿真进行了验证。仿真结果表明，所提出的均衡电路保留了无源主动均衡电路自动均压、所需有源器件少的优点，能够快速实现同组电池单体间的电压均衡。 变压器型倍压整流级联式均衡电路虽然能够实现同组电池单体间的电压均衡，但难以消除不同组间电池单体的电压差异。对此，引入了开关电感型均衡拓扑来解决此问题，从而得到了混合型电压均衡电路。分析了该电路的工作模式，并确定了相应的均衡策略。此外，提出了一种基于均衡电流预设的控制策略来提高开关电感型均衡电路的均衡速度。仿真结果验证了混合型均衡电路和电流预设控制策略的有效性。 此外，本文对非理想因素对均衡电路的影响进行了一定的研究，分析了考虑漏感影响的变压器型倍压整流级联式均衡电路的工作模态和工作特性，通过公式和仿真结果表明了漏感对电池组均压进程的影响。对占空比实际误差对基于均衡电流预设型控制策略的影响进行分析，并给出了减少误差影响的解决措施。 最后，通过构建一台基于DSP控制的八电池实验样机，验证了理论分析的正确性，表明了电流预设控制策略的可行性和混合型均衡电路良好的均压性能。 |
| 作者： | 李郑斐 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 阚加荣 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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