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【6h】

基于V2G技术的电动汽车充电桩双向功率变换器控制策略的研究

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摘要

第1章绪论

1.1课题的研究背景及意义

1.2 V2G技术简介及国内外发展现状

1.2.1 V2G技术简介

1.2.2 V2G技术的国内外发展现状

1.3电动汽车充电桩双向功率变换器电路拓扑结构

1.3.1双向AC/DC电路拓扑

1.3.2双向DC/DC电路拓扑

1.4本文的主要研究内容

第2章双向功率变换器电路原理及控制策略分析

2.1 SPDC波形

2.2双向功率变换器电路工作原理

2.2.1基于SPM控制策略的双向DC/DC电路原理

2.2.2基于SOLM控制策略的双向AC/DC电路原理

2.3双向功率变换器的控制策略分析

2.3.1双向DC/DC电路电流内环设计

2.3.2双向DC/DC电路电压外环设计

2.4本章小结

第3章电动汽车充电桩双向功率变换器的仿真与分析

3.1系统指标

3.2.1并网滤波器的设计

3.2.2隔离变压器变比计算

3.2.3谐波吸收母线电容计算

3.3系绒.仿真横鲤的描建

3.4仿真结果及分析

3.4.1充电过程仿真结果

3.4.2逆变过程仿真结果

3.5本章小结

第4章电动汽车充电桩双向功率变换器实验样机设计

4.2.1变压器参数计算及主电路器件选择

4.2.2微控制嚣选择

4.2.3电流、电压采样电路

4.2.4 MOS管驱动电路

4.3软件设计

4.3.1主程序设计

4.3.2子程序设计

3.2仿真电路参数计算

4.4.1充电方向效率验证计算

4.4.2放电方向效率验证计算

4.5本章小结

第5章双向功率变换器的实验结果与损耗分析

5.2双向功率变换器实验结果

5.2.1电动汽车充电桩充电实验

5.2.2电动汽车充电桩放电实验

5.3 SOLM控制与传统SPWM控制的损耗比较和对比实验

5.3.1与传统SPWM控制策略的开关损耗对比计算

5.3.2与传统SPWM控制策略的对比实验

5.4本章小结

第6章总结与展望

6.1总结

6.2展望

附录

参考文献

在读期间发表的学术论文及研究成果

致谢

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摘要

电动汽车充电桩是实现电动汽车V2G技术的关键性设备,它的性能好坏直接影响电动汽车的发展。双向功率变换器作为智能电网与电动汽车能量交换的载体是充电桩的重要研究内容,本文重点对基于V2G技术的电动汽车充电桩双向功率变换器控制策略展开了研究,内容包括:
  1.对常用的电动汽车充电桩电路拓扑进行分析比较,选取了VSI双向AC/DC变换电路拓扑结构和隔离型全桥-全桥式双向DC/DC变换电路结构两级式电路拓扑作为电动汽车充电桩主电路拓扑。在分析传统全桥移相和SPWM控制策略的基础上,设计了一种SPM(Six-Pulse Modulation)与SOLM(Synchronous One Leg Modulation)相结合的控制方法,并详细地分析了SPM与SOLM控制方法的原理。
  2.在Simulink仿真环境下,对基于SPM与SOLM控制的电动汽车充电桩电路进行仿真,理论计算比较了SPWM与SOLM控制策略下,电路的开关损耗,计算结果表明,在不同负载下,SOLM控制法的功率开关损耗最多是SPWM方式的0.5倍,而在纯阻性负载下,SOLM控制法开关损耗最低,仅是SPWM控制法的0.134倍,有效的提高了系统的效率。
  3.设计了一个功率为500W的充电桩实验样机,主要包括硬件电路模块设计和软件程序设计。硬件电路采用由VSI型双向AC/DC变换电路和隔离型全桥-全桥式双向DC/DC变换电路所组成的主电路结构;使用型号为VSM025A的霍尔电压传感器和型号为CSM005A的霍尔电流传感器检测电路中的电压、电流信号;选取MOSFET IRF860作为主电路开关管。软件设计主要包括软件主程序设计、中断程序设计、初始化及自检模块程序设计、信号采样模块程序设计以及SPM与SOLM控制算法模块程序设计等。实验结果表明,在改进型SPM与SOLM控制策略的控制下,减小了电动汽车充电桩中功率开关器件的开关损耗,有效的提高了电动汽车充电桩双向功率变换器的效率。

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