电池测试设备用多重双向DC/DC变换器的研究

摘要

能源和环境的可持续发展是当今世界的重要课题。电动汽车作为绿色能源汽车得到了迅速发展。锂离子动力电池因其能量密度高，体积小，循环次数多而成为众多汽车厂商优选的电动汽车动力源。为了更好的研究锂离子动力电池的应用技术，用于测试动力蓄电池性能的动力蓄电池测试设备显得至关重要。
　　 为此，根据锂离子动力电池的测试需求，我们设计了一台可以模拟各种实际工况对动力蓄电池进行性能测试的大容量动力蓄电池测试设备。本课题在分析了传统电池充放电系统中不同双向DC/DC变换器的电路拓扑结构及其优缺点的基础上，在大容量动力蓄电池测试设备中采用了一种新型的多重双向DC/DC变换器拓扑结构。设计了基于数字信号处理器的数字控制系统，用数字电路代替传统的模拟电路来实现对整个回路的控制。
　　 本课题采用新型的两重化桥式双向DC/DC电路拓扑结构，实现了输出电压的极宽范围输出和较大的功率等级。本文设计了主电路参数及其数字控制策略并在MATLAB/Simulink环境下进行了闭环仿真。分析了并联电路均流方法，设计了对两个并联电感电流单独进行闭环控制的软均流方案。提出了以DSP56F803为核心的多重双向DC/DC变换器数字控制系统硬件、软件设计方案，进行了DSP软件的编写，完成了测试设备的样机。由于环境因素限制，样机实验只做到了半载50kW。样机实验表明：直流输出电压可以实现3～500V的宽范围输出，直流电流可以实现3～200A范围输出。半载充电效率达到94％，满足系统设计要求；电压、电流纹波小于5％。