锂电池化成双向DC/DC模块及并行扩展技术研究与实现

摘要

能源问题是当今社会关注的热点，锂离子电池由于自身的优异特性得到了广泛运用，同时随着锂离子电池应用领域的增加，锂离子动力电池组的出现显得顺理成章。高性能高质量的锂电池化成设备是每家电池制造厂商大力研究的重点项目，目前国内在锂离子电池化成设备领域，普遍存在化成功率小、设备可控性差的问题。因此研究大容量，高效率，扩展性强的锂电池化成系统十分必要。本文主要研究解决两个问题：一是实现满足锂电池化成系统需求的双向DC/DC模块硬件电路设计；二是通过数字控制方式解决双向DC/DC模块并联工作时的均流问题，实现双向DC/DC模块的可扩展。
　　运用MATLAB simulink软件建立了Buck/Boost双向DC/DC对锂电池充放电的电路模型，仿真了恒流充电、恒压充电及恒流放电三种工作模式并分析了仿真结果。设计并实现了双向DC/DC模块的硬件，详细的分析了核心元器件如充电电感、滤波电容、PWM波控制芯片的选择，最后以Buck/Boost结构的主功率电路为核心，搭建了控制电路、采样电路、保护电路、自校自检电路等子电路。
　　建立了Buck/Boost双向DC/DC并联对锂电池充电的电路模型，通过仿真详尽的分析了恒流充电，恒压充电中可能遇到的环流问题，本文根据最大电流自动均流法建立均流环，不同工作模式下运用电流环加均流环，电压环加均流环的双环控制方式，通过仿真结果验证，该均流环可以有效的解决各并联模块之间输出电流的不均衡。
　　最后对整个模块的充放电功能，并联扩展功能以及性能指标进行了详细的测试和验证，测试结果显示该模块的表现达到各项指标要求。

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第一章引言

1.1论文研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3论文主要研究内容

1.4论文结构安排

第二章锂电池化成系统双向DC/DC总体设计及技术基础

2.1锂电池化成原理与系统整体

2.2锂电池化成系统双向DC/DC总体设计

2.3 双向直流变换器基本理论

2.4直流变换器并联均流技术的基本理论

2.5本章小结

第三章锂电池化成系统双向DC/DC模块设计与实现

3.1 Buck/Boost型双向DC/DC的仿真与分析

3.2双向DC/DC模块硬件设计

3.3本章小结

第四章锂电池化成系统双向DC/DC并联扩展设计

4.1环流问题分析

4.2双向DC/DC变换器并联恒流充电的仿真与分析

4.3双向DC/DC变换器并联恒压充电的仿真与分析

4.4双向DC/DC变换器并联扩展控制方法

4.5本章小结

第五章锂电池化成系统双向DC/DC模块的测试与分析

5.1双向DC/DC模块测试平台搭建

5.2双向DC/DC模块工作测试

5.3双向DC/DC模块并联扩展工作测试

5.4锂电池化成系统双向DC/DC模块测试结果

5.5本章小结

第六章总结与展望

6.1全文总结

6.2后续工作展望

致谢

参考文献