電動(dòng)汽車(chē)中雙向DC-DC變換器軟開(kāi)關(guān)技術(shù)研究.pdf

1、發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)是目前全球車(chē)企在解決環(huán)境污染和能源危機(jī)等問(wèn)題上面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。隨著汽車(chē)的電動(dòng)化，需要使用一些新的功率變換裝置，如雙向 DC-DC變換器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，它們是電動(dòng)汽車(chē)非常重要的部件。提高這些功率轉(zhuǎn)換裝置的效率有利于提高整車(chē)驅(qū)動(dòng)效率、延長(zhǎng)續(xù)駛里程。
　　本文以非隔離雙向DC-DC變換器為主要研究對(duì)象，該DC-DC變換器用在電動(dòng)汽車(chē)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，用于耦合電池和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；或者用于混合能量存儲(chǔ)系統(tǒng)，耦合電池和超級(jí)電容。為了實(shí)現(xiàn)

2、高效率，在此采用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)來(lái)減小功率開(kāi)關(guān)器件在開(kāi)關(guān)過(guò)程中的損耗。在分析現(xiàn)有拓?fù)涞幕A(chǔ)上，提出一種新型非隔離雙向 DC-DC變換器軟開(kāi)關(guān)拓?fù)?，進(jìn)而對(duì)軟開(kāi)關(guān)拓?fù)涔ぷ髟?、效率?yōu)化和數(shù)字化控制等問(wèn)題進(jìn)行研究。采用理論分析、仿真分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方式進(jìn)行上述研究。
　　本文的主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　?。?）非隔離雙向DC-DC變換器的新型軟開(kāi)關(guān)拓?fù)溲芯?br>　　為了實(shí)現(xiàn)高效率的目標(biāo)，設(shè)計(jì)一種基于零電壓軟開(kāi)關(guān)的新型拓?fù)?/p>

3、電路，并對(duì)拓?fù)涔ぷ髟磉M(jìn)行分析，詳細(xì)論述軟開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)的約束條件。根據(jù)工作原理分析提出主回路參數(shù)的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)原型機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)試軟開(kāi)關(guān)波形和效率。另外，在此拓?fù)涞幕A(chǔ)上提出一些衍生拓?fù)?，亦進(jìn)行相應(yīng)的工作原理分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　?。?）軟開(kāi)關(guān)拓?fù)湫蕛?yōu)化研究
　　雖然軟開(kāi)關(guān)在一定程度上減小開(kāi)關(guān)損耗提高了效率，但是由于本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在實(shí)現(xiàn)零電壓軟開(kāi)關(guān)的同時(shí)存在循環(huán)能量，會(huì)產(chǎn)生一定的導(dǎo)通損耗，減小這些損耗則可以進(jìn)一步優(yōu)化效率。通過(guò)分析

4、拓?fù)渲忻恳粋€(gè)支路的導(dǎo)通損耗，找到循環(huán)能量根源。通過(guò)分析總導(dǎo)通損耗，尋找導(dǎo)通損耗和開(kāi)關(guān)頻率的關(guān)系；另外，軟開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)條件受到開(kāi)關(guān)頻率的約束；結(jié)合兩者得出變換器工作在臨界軟開(kāi)關(guān)狀態(tài)時(shí)效率最優(yōu)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)新拓?fù)湫实膬?yōu)化。這種效率優(yōu)化的控制策略不僅適用于此拓?fù)?，還適用于軟開(kāi)關(guān)原理類(lèi)似的拓?fù)洌哂泻芎玫耐茝V意義。
　?。?）峰谷值雙門(mén)限控制方法研究
　　為了實(shí)現(xiàn)對(duì)新拓?fù)涞呐R界軟開(kāi)關(guān)控制，提出一種峰谷值雙門(mén)限控制方法，峰值和谷值中的一個(gè)

5、用于控制臨界軟開(kāi)關(guān)，另外一個(gè)用于控制輸出量；對(duì)該方法的原理進(jìn)行分析和仿真驗(yàn)證。該方法還可以用于其它同類(lèi)型零電壓軟開(kāi)關(guān)拓?fù)洌糜诳s減循環(huán)能量，實(shí)現(xiàn)效率進(jìn)一步優(yōu)化。
　　（4）數(shù)字化控制研究
　　重點(diǎn)研究電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用領(lǐng)域中此種新型雙向 DC-DC變換器的數(shù)字控制方法。結(jié)合電動(dòng)汽車(chē)中電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和混合能量存儲(chǔ)系統(tǒng)對(duì)雙向DC-DC變換器的功能需求，設(shè)計(jì)雙向 DC-DC變換器的數(shù)字控制系統(tǒng)，給出數(shù)字控制系統(tǒng)的軟硬件架構(gòu)。建立數(shù)字控制雙向