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电动汽车充电机输入串联输出并联DC-DC变换器模块均衡控制策略研究
| 论文题名： | 电动汽车充电机输入串联输出并联DC-DC变换器模块均衡控制策略研究 |
| 关键词： | 车载充电机;变换器;输入串联输出并联;双有源全桥;模块均衡控制 |
| 摘要： | 随着经济的发展，日益增长的机动车辆使得能源和环境问题日渐突显。电动汽车的动力系统是以新能源为主，具备绿色环保、无污染的优势，是当前解决环境污染问题的重要途径。车载充电机作为电动汽车的充电重要设备，其性能直接影响电动汽车能量的来源，同时快速发展的电动汽车产业也对充电机提出了更高的要求。为提高车载充电机的功率等级，减少功率管的电压应力，可采用输入串联输出并联（Input-seriesOutput-parallel，ISOP）DC-DC变换器，但存在子模块不均衡的问题。因此，本文在子模块单元双有源全桥（DualActiveBridge，DAB）DC-DC变换器设计的基础上，对充电机ISOPDC-DC变换器及其控制策略研究进行研究，解决模块功率不均衡问题，使其能够稳定运行，对提高充电机综合性能指标起关键性作用。 首先，分析了ISOP子模块DAB变换器的拓扑结构，阐述了其工作原理，并对采用单移相控制时DAB变换器的传输功率以及软开关的实现方式进行了推导。以此为基础选取了DAB元器件参数，并搭建了Matlab/Simulink仿真模型，验证理论分析和设计的合理性。 其次，对比分析了当前电动汽车动力电池主要的充电方式，选用效果更好的二阶段充电法。在DAB理论分析的基础上研究ISOP-DAB变换器的小信号模型，推导出传输功率与移相量之间的控制关系。为实现ISOP变换器均衡控制，研究了ISOPDC-DC变换器输入和输出的关系，并对其分别的对应的控制进行了稳定性分析，结果认为：在输入均压的控制下能使ISOP系统稳定。提出了一种基于滑模控制的模块均衡控制策略，实现各模块间的均衡控制，提高了模块化程度。基于以上理论分析，使用Matlab/Simulink仿真软件对ISOPDC-DC组合变换器进行仿真验证。通过仿真结果验证了该控制策略的可行性及有效性。 最后，搭建了一台基于半实物仿真系统dSPACE控制的2.4kW两模块ISOPDC-DC变换器实验平台。介绍了dSPACE的控制原理，并对硬件电路进行了设计，包括控制、驱动、采样、保护等方面的电路。测试了子模块的工作状况和均衡效果，实验结果验证了硬件参数设计的合理性和控制策略的有效性，满足电动汽车充电机的设计需求。 |
| 作者： | 白冰洋 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 朱艺锋;贾聪辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 河南理工大学 |
| 学位年度： | 2020 |
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