能量可回收动力电池测试系统的研究

摘要

各种蓄电池生产过程中需要对电池进行化成，电池在出厂前需要对各个电池单体充放电实验，测试其性能，按照电池特性组合为电池组，使得电池组各单体特性一致，提高电池的实际利用率。常规的电池测试设备主要是能耗型测试系统，电池放电的能量通过功率电阻以热的形式消耗掉，浪费了大量能源。此类设备随着容量的增加也愈发的笨重，由于热量的扩散使设备工作环境温度上升，严重影响其测试精度和稳定性。本文以宁波拜特测试有限公司的电池测试系统为背景，研究并实现了高精度的能量双向流动DC/DC变压器和高功率因素的能量可双向流动的三相DC/AC整流/逆变器，结合公司现有的电池管理测试系统，完成对动力电池的充放电测试。
　　本文首先对动力电池工作原理及其特性进行了简单介绍，总结对比了电池充放电特性，并确定以恒流-恒压充电模式及恒流放电模式进行测试；其次通过对三种常用于逆变器电流控制的调制方式进行对比，确定了以SVPWM调制方式作为本系统三相并网逆变器的调制方式，介绍了SVPWM调制方式的原理和实现方法的理论基础，并分别对SVPWM的DSP2407的实现和MATLAB的仿真实现进行了详细讲解。最后在此基础上完成了能量可回收动力电池测试系统的Matlab建模及仿真、硬件电路设计和软件编程，实现了对动力电池的高精度充放电功能和高功率因素的逆变并网功能。
　　在实现测试系统的基本功能后，对SVPWM的死区效应进行了更深入的分析，提出了一种简单易行的死区补偿方法，对由死区引起的逆变器输出电流谐波有明显的抑制作用；针对恒流放电测试中，由于PI控制器调节速度不能快速的协调逆变器输出功率和蓄电池放电功率造成直流母线电压波动过大，当直流母线电压低于最低逆变并网的电压要求时，逆变器需停止逆变，由此引起测试系统逆变器反复的工作与停止两种状态，分析其原因，并引入模糊PID的控制算法作为电压外环控制方法对其进行改进，通过仿真验证了其可行性，并取得较好的效果。

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第一章 绪论

1.1课题意义

1.2 国内外研究现状

1.3 电池测试系统简介

1.4本课题主要研究内容

第二章 能量可回收动力电池测试系统硬件设计

2.1 能量可回收动力电池测试系统功能描述

2.2 系统主电路设计

2.3 系统驱动电路及调理电路设计

2.4 本章小结

第三章 能量可回收动力电池测试系统的实现

3.1 SVPWM算法的理论基础

3.2 SVPWM的实现

3.3 能量可回收动力电池测试系统的实现

3.4 本章小结

第四章 仿真及实验结果分析

4.1 仿真结果分析

4.2 实验结果及分析

4.3 本章小结

第五章 系统的改进及仿真

5.1 SVPWM调制技术死区的补偿

5.2 模糊PID控制用于逆变电压环控制的仿真探索

5.3 本章小结

第六章 结论及展望

致谢

参考文献

硕士期间所取得的研究成果

附录