车载锂离子电池的双向变流器技术研究

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1、车载锂离子电池的双向变流器技术研究张文军2015年6月中图分类号：UDC分类号：车载锂离子电池的双向变流器技术研究作者姓名张文军学院名称机械与车辆学院指导教师程夕明副教授答辩委员会主席王震坡教授申请学位工程硕士学科专业车辆工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年6月OnboardBidirectionalConverterfortheLithium-ionBatteriesCandidateName：ZhangWenjunSchoolorDepartment:MechanicalandEngineeringFacultyMentor:AssociateProf.Ximi

2、ngChengChair,ThesisProf.ZhenpoWangCommittee：DegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：VehicleEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：June,2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与

3、我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要随着智能电网的发展和电动汽车的广泛应用，电动汽车和电网之间能量交互技术(V2G)的提出和研究已成为时代的必要，双向变流器正是电动汽车和电网之间实现能量双向流动的装置。本文首先总结了目前国内外有关电动汽车与电网间能量双向流动技术的研究现状，分析了不同的双向变流器拓扑结构的特点及应用场合，确定选取单相电压型PWM整流器为前级拓扑结构和隔离型双向全桥DC-DC变换器为后级拓扑结构的两级式双向变流器结构。其次，在分析单相PWM整流器拓扑结构、工作原理和

4、控制策略等理论研究的基础上，对PWM整流器的主电路参数进行设计，进行了PWM整流器的Matlab/Simulink的仿真实验，分析系统的动态性能参数及网侧功率因数，验证整流器的整流、逆变控制策略。再者，分析了隔离式双向全桥DC-DC变换器的拓扑结构、工作原理和控制策略，进行了系统的Matlab/Simulink仿真实验，实现对DC-DC变换器在降压模式下对输出电流和输出电压的控制；在升压模式下，维持直流侧母线电压稳定。最后，根据车载锂离子电池的结构参数建立戴维宁等效电路模型，并搭建双向变流器的前级PWM整流器和后级双向DC-DC变换器的Simulink联合仿真模型，模型实现了电网

5、对车载锂离子电池的充电特性控制，及锂离子电池对电网放电特性下的并网控制。根据仿真结果分析表明，在充电模式下，对电池采用了先恒流充电，再恒压充电的充电方式；在放电模式下，实现了并网网侧电流正弦化和并网单位功率因数控制。关键词：电动汽车；锂离子电池；PWM整流器；双向DC-DC；充放电控制I北京理工大学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofnationalsmartgridandrapidapplicationofelectricvehicles,nowitisnecessarytoproposeandcarryoutfurtherresearchont

6、hetechnologyofenergyinteractionbetweenelectricvehicleandgrid(V2G).Meanwhile,thebirdirectionalconvertersareessentialtotransferelectricalenergybetweenelectricvhilcesandthegrid.Firstly,Inthisthesis,thestudystatusforbidirectionalconvertersbetweenvehicleandgridarereviewed,whosecircuittopologiesand

7、characteristicsareanalyzed.Thecircuittopologyofthebidirectionalconverterisbasedontwo-levelbidirectionalconverter,consistingofasinglephasevoltagesourcePWMrectifierandanisolatedbidirectionalfull-bridgedDC-DCconverter.Secondly,thetopology,theope