混合动力汽车DC-DC变流器设计研究

摘要

随着石油价格的日渐升高，环境保护观念的日益重视，混合动力汽车(HEV，Hybrid-Electric Vehicles)相关技术开始成为各方面研究的热点。混合动力汽车因其实际的需要，对混合动力汽车的变流器提出了一系列的要求，如高功率密度、宽广的输出电压范围等等。本文从实际的混合动力汽车的应用出发，设计了一种高功率密度高效率的混合动力汽车双向DC-DC变流器。
　　 本文的设计分为四个部分。第一、拓扑讨论。从经典的双向DC-DC拓扑的连接引出两种备选拓扑。然后通过效率的分析和重量的估算，选择了方案二。第二、讨论了不同控制方式下的系统效率。通过四种不同控制方式间的对比，优选了其中效率最高的方案。第三、对不同的控制指标。进行了控制环路设计，并且通过PSPICE仿真加以验证。第四、设计主电路的空间布置和水冷散热器，实现尽可能高的功率密度。
　　 最后，通过具体的实验，证明系统可以达到设计的效率指标，实现高功率密度和高效率。证明系统适用于混合动力汽车的应用。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪 论

1.1研究背景

1.1.1内燃机系统的缺陷

1.1.2 HEV概念

1.1.3 HEV基本结构

1.1.4 HEV节能原理

1.2 HEV历史和发展现状

1.2.1 HEV发展历史

1.2.2本田公司和丰田公司的巨大突破

1.2.3现有市场格局

1.3本文研究内容

1.3.1 HEV变流器的通用要求

1.3.2双向DC-DC变换器发展现状

1.3.3具体指标

1.4小结

第二章 HEV变流器拓扑和控制方法选择

2.1 HEV变流器可选拓扑

2.2拓扑甄选

2.2.1设计总述

2.2.2方案一优化设计

2.2.3方案二优化设计

2.2.4两种方案对比

2.3交错并联讨论

2.3.1交错并联总述

2.3.2方案二四重交错并联设计

2.3.3方案二四重和一重对比

2.4 小 结

第三章 HEV变流器控制方式设计

3.1控制方式设计

3.1.1恒频率控制和临界模式控制对比

3.1.2单边工作和两边工作控制对比

3.2控制环设计和PSPICE仿真

3.2.1放电模式控制方式设计和仿真

3.2.2充电模式控制方式设计和仿真

3.2.3模式切换仿真

3.3小结

第四章 HEV变流器软硬件设计

4.1高功率密度主电路设计

4.1.1主电路设计总述

4.1.2水冷散热器设计

4.1.3空间布置

4.2控制电路设计

4.2.1控制电路总述

4.2.2 GAL程序设计

4.2.3程序流程

4.3小结

第五章 实验结果

5.1功能实现

5.2效率验证

5.3 小结

第六章 结论和展望

参考文献

附 录:实验装置照片

致 谢