基于V2G技术的PHEV双向充放电装置控制策略的研究

摘要

为了实现人类社会的可持续发展,解决好汽车行业的增产与环境污染和能源危机之间的矛盾,研发节能型和绿色环保型汽车势在必行。插电式混合动力汽车(PHEV)具有传统混合动力电动汽车和纯电动汽车的优点,是一种兼过渡性和独立性于一体的新车型。基于车电互联(V2G)技术的PHEV双向充放电装置,不但可以实现汽车用户、电网与汽车生产商之间的共赢,还能减轻环境污染和能源危机的威胁,是现阶段的最佳选择。本论文主要从以下几个方面对基于V2G技术的PHEV双向充放电装置的控制策略展开研究:
　　首先,介绍了PHEV和V2G技术的发展和优点,指出研发PHEV充放电装置的重要性和必然性。给出电动汽车与电网之间能量双向流动的示意图和框图,通过PWM整流器与DC/DC双向变换器将电网与电动汽车联系在一起,实现电能的双向流动。
　　其次,分析三相电压型PWM整流器(VSR)的工作原理、控制策略和数学模型,采用电流电压双闭环矢量控制。在常规PI控制基础上,对电流内环采用改进的重复控制算法,实现了单位功率因数控制和稳压输出的目的,并能提高控制系统的性能。分析可逆升降压DC/DC双向变换器的工作原理和拓扑结构,设计了电流闭环PI调节器,使得电动汽车蓄电池组与电网之间充放电电流的大小和方向可控。
　　再次,借助上述分析研究,在Matlab/Simulink仿真环境下搭建了整个系统的仿真模型,并分别对三相VSR和可逆升降压DC/DC变换器部分进行了仿真验证。
　　最后,设计并自行搭建了基于TMS320F2812 DSP的三相电压型PWM整流器系统实验平台,并在其集成开发环境Code Composer Studio 3.3中使用C语言完成了程序代码的编写与调试。为改善网侧电流控制,保证电流锁相的质量,在软件设计中提出带预锁相和遗忘算法的电流锁相改进方案。实验观测到的波形与理论分析基本一致,表明论文提出的控制策略完全可行,为研究PHEV充放电装置提供了可靠的实验依据。

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第一章 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 PHEV概述

1.3 V2G技术概述

1.4 蓄电池可逆充放电装置的拓扑结构选择

1.5 论文主要研究内容

第二章 三相电压型PWM整流器（VSR）的原理及控制

2.1 PWM整流器概述

2.2 三相 VSR的工作原理

2.3 三相 VSR的控制策略

2.4 三相 VSR的数学模型

2.5 三相 VSR双闭环矢量控制系统的设计

2.6 本章小结

第三章 可逆升降压DC/DC变换器的控制

3.1 DC/DC变换器概述

3.2 双向升降压 DC-DC变换器的结构

3.3 双向升降压 DC/DC变换器的控制策略

3.4主电路参数的选择

3.5本章小结

第四章 PHEV充放电装置系统的仿真

4.1 三相 VSR电路的 Matlab仿真

4.2 DC/DC双向升降压变换电路的 Matlab仿真

4.3本章小结

第五章 控制系统的设计

5.1 控制系统的总体结构

5.2 控制系统的硬件设计

5.3 控制系统的软件设计

5.4 实验平台及波形

5.5本章小结

第六章 总结与展望

6.1全文总结

6.2研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文