电动汽车60KW直流充放电测试装置主功率回路分析与设计

摘要

随着电动汽车行业的发展，电动汽车测试装置也得到了快速发展，同时增加了对电动汽车测试装置的要求，但是在我国，电动汽车测试装置相对比较落后，其中电动汽车充放电性能测试装置还主要依靠国外进口，大大限制了我国电动汽车行业的发展。
　　本文设计装置支持用户任意设定直流输出的充放电特性曲线、内阻和容量，并通过四象限PWM变流器和DC-DC双向变流器实现精确输出测试所需要的充电和放电特性，装置的交流侧与三相电网相连，直流侧可精确模拟充放电特性，与被测设备相连。本文设计装置主要有两大工作模式：正常模式和智能回馈模式。装置可以根据实时检测电网侧和直流侧的电压、电流以及内部直流母线的电压来判断直流侧接入的被测设备所需的能量流动方向，进而智能的在两大工作模式间自动切换，充放电测试装置也可以通过监控单元接收上位机的指令，按照用户指令选择工作模式。当装置工作于正常模式时，四象限PWM变流器工作为PFC整流器，将电网的三相交流输入以单位功率因素整流为恒定的直流作为装置的直流母线，双向DC-DC变换器此时以Buck变换器模式工作，将装置直流母线转换为可调的直流电输出，当装置在电动汽车充电性能测试时，正常模式的直流输出模拟电池特性，为被测的电动汽车系统供电。当电动汽车充放电装置工作于智能回馈模式时，双向DC-DC变换器此时以Boost变换器模式工作，吸收直流侧回馈的电能并转换为恒定的直流电压作为装置的直流母线，为维持直流母线的恒定，此时四象限PWM变流器工作为并网逆变器，将来自直流侧吸收的电能转换为纯正弦电流馈入电网，实现电能的智能回收。同时还可以将来自于电动汽车电动机制动产生的能量进行回收。
　　本文重点介绍了主功率拓扑中的技术规格以及主回路中网侧变压器的计算分析、网侧滤波器的分析计算、直流母线电容的分析计算以及直流侧滤波器的分析计算，同时特别说明了变流器IGBT的选型，计算了四象限PWM变流器和双向DC-DC变换器中所选IGBT和FWD在各种工况下的电流，以及在正常模式和回馈模式中各种工况下的开关损耗。

目录

声明

1 绪 论

1.1选题背景及意义

1.2国内外研究现状及发展趋势

1.3主要研究内容及技术路线

1.4本章小结

2 装置技术要求及主功率回路设计

2.1装置技术要求

2.2装置系统结构及主功率回路电路设计

2.3主回路电流分析与计算

2.4本章小结

3 变流器IGBT参数分析及其计算

3.1变流器工作机制分析及电流计算

3.2变流器IGBT型号确定及损耗计算统计

3.3变流器IGBT和FWD损耗统计

3.4本章小结

4 主回路中主要模块分析

4.1电网侧变压器的参数分析

4.2电网侧滤波电感的分析

4.3直流侧滤波器分析

4.4 本章小结

5 装置主回路仿真与实物测试结果分析

5.1正常模式下主功率回路仿真

5.2回馈模式下主功率回路仿真

5.3实物测试波形分析

6 总结与展望

致谢

参考文献

附件