磁流變緩沖器驅(qū)動電流源研究1.pdf

1、傳統(tǒng)汽車緩沖裝置由于參數(shù)不可控制、自適應(yīng)能力差，只能在特定的碰撞環(huán)境下才能取得較好的緩沖效果，限制了其廣泛的應(yīng)用。磁流變緩沖裝置作為一種智能緩沖器件，具有緩沖力實(shí)時(shí)可控、自適應(yīng)能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)緩沖裝置的不足，是目前汽車碰撞緩沖裝置的重要發(fā)展方向之一。鑒于汽車碰撞過程極短，對磁流變緩沖裝置的響應(yīng)時(shí)間提出了極高的要求，驅(qū)動電流源的響應(yīng)時(shí)間是緩沖器響應(yīng)時(shí)間的主要影響因素之一，因此設(shè)計(jì)快速響應(yīng)的電流源直接決定磁流變緩沖裝置能否有效、可靠

2、的運(yùn)行。目前國內(nèi)外對磁流變裝置驅(qū)動電流源研究對象主要為小阻值、小電感的緩沖裝置，同時(shí)研究的電流源只有一路輸出，只能驅(qū)動單個(gè)緩沖裝置，不適用于多個(gè)緩沖裝置的供電需求。因此研究一種驅(qū)動能力強(qiáng)、響應(yīng)速度快、多路可控輸出的電流源對驅(qū)動阻抗較大的緩沖裝置，提高汽車碰撞安全性能具有重要現(xiàn)實(shí)意義。本文以磁流變緩沖器為研究對象，針對大阻值、大電感的緩沖器，提出了一種全新的“推挽+Buck”兩級式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。具體研究內(nèi)容如下：
　?、俳榻B了磁流變緩沖

3、器的研究背景，詳細(xì)列舉了目前國內(nèi)外磁流變裝置驅(qū)動電流源研究現(xiàn)狀及常見多路輸出開關(guān)電源技術(shù)，針對目前多路輸出開關(guān)電源技術(shù)存在的問題，闡述了本文的研究內(nèi)容。
　?、谟删彌_器的勵(lì)磁線圈結(jié)構(gòu)得到緩沖器等效電路模型，結(jié)合實(shí)際簡化了緩沖器等效電路，從理論上分析了磁流變緩沖器響應(yīng)時(shí)間的主要影響因素，通過Matlab軟件仿真得到緩沖器等效電阻、等效電感、供電電壓等對響應(yīng)時(shí)間的影響，并提出了通過提高前級供電電壓和采用高效的控制方法來降低磁流變緩沖器

4、的響應(yīng)時(shí)間。
　?、郾容^了半橋變換器、全橋變換器和推挽變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，針對大阻值、大電感的磁流變緩沖器，提出了一種新的“推挽+Buck”兩級式結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)分析了所選拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的工作原理及各個(gè)元器件所承受的電壓應(yīng)力和電流應(yīng)力，為元器件選擇提供了參考。
　?、芙Y(jié)合磁流變緩沖器響應(yīng)時(shí)間的需求，前級推挽變換器將蓄電池電壓12V放大到60V電壓，大于實(shí)際所需電壓40V。根據(jù)各個(gè)元器件所需承受的電壓應(yīng)力和電流應(yīng)力，完成了推挽變換器

5、設(shè)計(jì)、功率元器件選取、變換器驅(qū)動電路設(shè)計(jì)、輸入輸出濾波器的設(shè)計(jì)、PCB板繪制等。計(jì)算了前級推挽變換器的輸出阻抗和后級Buck變換器的輸入阻抗，帶入?yún)?shù)，得到輸出阻抗高于輸入阻抗兩個(gè)數(shù)量級，驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)兩級式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
　?、荽罱藢?shí)驗(yàn)平臺，進(jìn)行了軟件部分的設(shè)計(jì)，測試了控制信號的占空比與輸出電流之間的關(guān)系，將所設(shè)計(jì)的電流源與磁流變緩沖器進(jìn)行了連接，測試了相應(yīng)時(shí)間，并與理論響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行了對比和誤差分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在驅(qū)動磁流變