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1、電動(dòng)汽車雙向全橋DC/DC轉(zhuǎn)換器研究設(shè)計(jì)王育浦2015年6月中圖分類號(hào)：TM422+.2UDC分類號(hào)：537.3電動(dòng)汽車雙向全橋DC/DC轉(zhuǎn)換器研究設(shè)計(jì)作者姓名王育浦學(xué)院名稱機(jī)械與車輛學(xué)院指導(dǎo)教師王志福答辯委員會(huì)主席陳勇申請(qǐng)學(xué)位工程碩士學(xué)科專業(yè)車輛工程學(xué)位授予單位北京理工大學(xué)論文答辯日期2015年6月ResearchandDesignofBidirectionalFullBridgeDC/DCConverteronElectricVehicleCandidateName：YupuWangSchoolorDepartment:Schoolofm
2、echanicalandvehicleFacultyMentor:ZhifuWangChair,ThesisCommittee：YongChenDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：VehicleengineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：6，2015研究成果聲明本人鄭重聲明：所提交的學(xué)位論文是我本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作獲得的研究成果。盡我所知，文中除特別標(biāo)注和致謝的地方外，學(xué)位論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或
3、撰寫過的研究成果，也不包含為獲得北京理工大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書所使用過的材料。與我一同工作的合作者對(duì)此研究工作所做的任何貢獻(xiàn)均已在學(xué)位論文中作了明確的說明并表示了謝意。特此申明。簽名：日期：北京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器是可以根據(jù)使用需求實(shí)現(xiàn)升壓/降壓的能量雙向傳輸?shù)闹绷鬓D(zhuǎn)換器。隨著電動(dòng)汽車的發(fā)展，雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛，對(duì)DC/DC轉(zhuǎn)換器的體積、重量、效率以及安全性提出了更高的要求。本文對(duì)電動(dòng)汽車雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器的原理和應(yīng)用作了深入分析，對(duì)比分析了各種雙向DC/DC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，對(duì)雙
4、向DC/DC轉(zhuǎn)換器軟開關(guān)控制技術(shù)進(jìn)行了分析，最終選擇適用于中大功能功率場(chǎng)合的全橋DC/DC轉(zhuǎn)換器作為本文研究的DC/DC轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)方案。根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合以及設(shè)計(jì)目標(biāo)，通過計(jì)算電路主功率器件的功率需求，設(shè)計(jì)了功率開關(guān)、電感以及變壓器的參數(shù)，完成了雙向全橋DC/DC轉(zhuǎn)換器的樣機(jī)設(shè)計(jì)，并試制了一臺(tái)2.5Kw的樣機(jī)。然后，對(duì)雙向全橋DC/DC轉(zhuǎn)換器的升/降壓控制策略進(jìn)行了重點(diǎn)研究，并通過小信號(hào)分析法，將非線性的DC/DC轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為線性的數(shù)學(xué)模型，分別確定了升/降壓模式下全橋DC/DC轉(zhuǎn)換器的開環(huán)傳遞函數(shù)，進(jìn)一步應(yīng)用經(jīng)典控制理論，采用離散型PID控制算法
5、，根據(jù)伯德圖分析了系統(tǒng)閉環(huán)反饋控制的穩(wěn)定性，整定了PID參數(shù)，完成了轉(zhuǎn)換器補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)。建立了仿真模型，對(duì)雙向全橋DC/DC轉(zhuǎn)換器升/降壓控制策略進(jìn)行了驗(yàn)證，通過仿真結(jié)果可以看出雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器達(dá)到了良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性以及穩(wěn)定性。通過樣機(jī)試驗(yàn)對(duì)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，證明了雙向全橋DC/DC轉(zhuǎn)換器控制策略在實(shí)際應(yīng)用中的有效性。最后根據(jù)負(fù)脈沖充電理論，對(duì)鉛酸蓄電池和鋰離子電池的去極化快速充電控制策略進(jìn)行了研究，并采用該雙向全橋DC/DC轉(zhuǎn)換器分別對(duì)鉛酸蓄電池和鋰離子電池的負(fù)脈沖充電控制策略進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明負(fù)脈沖充電控制策略對(duì)鋰離子電池充電
6、速率和充電容量的提高沒有起到促進(jìn)作用，但對(duì)鉛酸蓄電池卻達(dá)到了良好的效果，同時(shí)也證明了雙向全橋DC/DC轉(zhuǎn)換器在電動(dòng)汽車中的實(shí)用性。關(guān)鍵詞：雙向全橋DC/DC，升/降壓，PID控制算法，負(fù)脈沖充電策略I北京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractBidirectionalDC/DCconvertercanachievestep-uporstep-downaccordingtotheusingofenergy.Withthedevelopmentofelectricvehicle,BidirectionalDC/DCconverteriswidely
7、appliedinthefieldofautomobile,andrequirementsforvolume,weight,efficiencyandsafetyoftheDC/DCconverterarebeingmuchhigher.Firstly,thispapermadeanintroductiontotheprincipleandapplicationofthebidirectionalDC/DCconverter,andanalyzedthevariousbidirectionalDC/DCtopologiesindetailed
8、.Softswitchcontroltechnologywasintroducedbriefly.AndthefullbridgeDC/DCconverterwas
