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燃料电池汽车双输入DC-DC变换器的研究
| 论文题名： | 燃料电池汽车双输入DC-DC变换器的研究 |
| 关键词： | 燃料电池汽车;直流电压变换器;拓扑结构;数学模型 |
| 摘要： | 目前，针对传统化石燃料不断枯竭的能源危机以及由于大量排出的汽车尾气对环境造成严重污染等现象，我国开始大力发展新能源政策。分布式能源作为新能源的一种利用方式，具有保护环境、节约能源、减少排放等诸多特点，无疑是解决问题的关键技术。而燃料电池作为分布式能源主要利用技术之一，又是燃料电池汽车主要的供能部分，在新能源电动汽车领域扮演着十分重要的角色。因此，对燃料电池汽车进行研究具有十分重要的科研意义。 本系统对燃料电池汽车内部所需的双输入DC-DC变换器进行了研究。首先，针对传统DC-DC变换器拓扑结构的不足，提出了一种新型DC-DC变换器的拓扑结构。该变换器是由两个并联的Buck-Boost变换器组合而成，燃料电池和辅助蓄电池作为变换器的双输入电源，实现了功率的双向流动。因此，当汽车下坡、制动或减速过程中，多余的能量能够回馈到蓄电池中。从而，使蓄电池弥补了燃料电池输出特性偏软的特点。其次，利用状态空间平均法分别对蓄电池侧DC-DC变换器和燃料电池侧DC-DC变换器建立数学模型。进而，提出蓄电池侧电压环控制和燃料电池侧电流环控制的控制策略，得到了双环控制参数。接着，应用Matlab/Simulink软件对系统中蓄电池侧放电模式和充电模式及燃料电池侧放电模式进行了动态仿真，通过观察系统的输出电压、蓄电池电荷状态(SOC)和充电电流及电机的电枢电流的仿真波形，证明了系统的可行性以及运行的稳定性。最后，本系统利用DSP2812搭建实验平台，其中包括系统硬件和软件两部分。硬件部分包括对主控单元、功率单元和检测保护单元等的设计，软件部分利用C语言编程设计出了DSP控制程序，主要对输出电压Uo和输出电流Io进行数据的采样读取，将读取到的数据传递给闭环PI控制程序执行，再将结果传送到各自的控制寄存器中，通过控制PWM的占空比，实现对系统闭环的控制。 实验及仿真结果表明:系统的输出电压、蓄电池充电电荷和充电电流以及电机的电枢电流都能达到稳定输出的目的;空载、正常运行和反馈制动情况下检测时的稳态电流和稳态电压的相对误差率均在正常允许的范围内。该系统的研究为解决能源危机、减少环境污染及推动电动汽车行业的发展奠定了一定的基础。 |
| 作者： | 张冰 |
| 专业： | 农业工程;农业电气化与自动化 |
| 导师： | 王树文 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东北农业大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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