电动汽车双向DC_DC变换器的研究

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1、本科毕业设计（论文）开题报告题目：电动汽车双向DC/DC变换器的研究学生姓名黄健学号0807020329教学院系电气信息学院专业年级电气工程及其自动化2008级指导教师蒋林职称讲师单位西南石油大学1毕业论文题目研究的目的与意义1.1研究目的与意义随着能源、环保等问题的口益突出，研究开发清洁、高效、智能的交通车辆就成了必然的选择，因此电动汽车成为21世纪最具发展前景的新型绿色清洁汽车。电动汽车屮的电动机是典型的有源负载，电动机既可以工作在电动状态，又可以工作在再生发电状态，但由于电动机的转速范圉很宽

2、，行驶过程屮频繁加速、减速，而且在电动汽车运行过程屮蓄电池电压的变化范圉也很大，在这样的条件下如果用蓄电池组直接驱动电动机转动，就会造成电动机驱动性能的恶化。使用双向DC/DC变换器可以优化电动机控制、提高电动汽车整体的效率和性能，本题目针对应用于电动汽车上双向DC/DC变换器的设计问题进行探讨研究。电动汽车用双向DC/DC变换器一方面可以将蓄电池组的电压在一定的负载范圉内稳定在一个相对较高的电压值，从而可以明显提高电动机的驱动性能；另一方面，双向DC/DC变换器又可以将电动汽车制动刹车时由机械能

3、转化而来的电能回馈给蓄电池组，以可控的方式对蓄电池组进行充电，这对于电动汽车有着非常重要的意义。通过双向DC/DC变换器有效地回收制动能量，可使电动汽车的行驶里程大大增加，而且提高了电动汽车整体的效率和性能。1.2研究现状随着20世纪90年代对电动汽车用双向DC/DC变换器的研究和试验工作，以及开关直流变换器技术的不断发展，为双向DC/DC变换器的发展与研究奠定了基础。冃前双向DC/DC变换器的研究主要在电路拓扑结构和建模与控制两个方面。1.2.1双向DC/DC变换器拓扑结构的研究最初是对不隔离双

4、向DC/DC变换器的拓扑结构进行研究，在6种基本单管DC/DC变换器的开关管上反并联二极管，在二极管上反并联开关管即可构成4种不隔离的双向DC/DC变换器。但为了安全起见，很多应用场合要求在输入和输出Z间增加电气隔离环节，因此对隔离式双向DC/DC变换器拓扑结构的研究也得到了快速的发展。此外，还有对软开关双向DC/DC变换器的研究，软开关双向DC/DC变换器的发展，提高了开关管的开关频率，为变换器的小型化和模块化打下了基础。(1)四种不隔离型双向DC/DC变换器⑴，包括双向Buck-Boost变换

5、器、双向Buck/Boost变换器、双向Cuk变换器、双向Sepic变换器，拓扑结构较为简单，电路元器件数量和种类较少，能实现电流的双向流动，但不能改变电压的极性，变换器工作在第一和第二象限；（2）隔离型双向DC/DC变换器⑴，如双向正激、反激、推挽和半桥、全桥等变换器型式，图1所示为双向反激式DC/DC变换器拓扑结构。在这几种基本的隔离型双向DC/DC变换器基础上，又出现了多种新型隔离型双向DC/DC变换器，2001年浙江大学陈刚博士在双向反激式DC/DC变换器基础上提出有源钳位双向反激式DC/

6、DC变换器⑵，实现了所有开关器件的零电流开关，此外还有推挽正激移相式双向DC/DC变换器、移相控制全桥双向DC/DC变换器等拓扑结构⑻，浙江大学徐德鸿教授等对复合有源钳位和移相控制软开关双向DC/DC变换器也进行了系统的研究⑴；图1双向反激式DC/DC变换器拓扑结构（3）软开关双向DC/DC变换器〔2〕，如谐振式、准谐振、多谐振和准方波零电压开关双向DC/DC变换器，以及零电压转换型双向DC/DC变换器和有源钳位类双向DC/DC变换器等。1.2.2双向DC/DC变换器建模与控制方法的研究双向DC/

7、DC变换器为实现稳压输出以及优良的动态性能，需要构成闭环负反馈控制系统。通过状态空间平均法建立变换器小信号模型是分析双向DC/DC变换器的常用方法⑶，尽管双向DC/DC变换器为非线性电路，但是当变换器运行在某一稳态工作点附近时，电路状态变量的小信号扰动量Z间的关系呈现线性特性，就可以当作线性系统來处理。此外还有等效电源平均法和三段PWM开关模型法等建模方法。双向DC/DC变换器的控制方法⑷⑴］主要集中在电压型控制技术和电流型控制技术（峰值电流控制、平均电流控制等）上，而且推出了许多专用的PWM控制

8、芯片，使后续双向DC/DC变换器的应用研究得到成功而快速的发展。2毕业论文任务概况(1)阅读国内外相关文献，提出两种双向DC/DC变换器拓扑结构设计方案，通过详细比较，选择其屮一种双向DC/DC变换器的拓扑结构设计方案；(2)详细分析选定的双向DC/DC变换器的工作原理与运行模式，再依据设计要求，确定所选双向DC/DC变换器的元器件参数与型号；(3)基于PSIM或MATLAB仿真软件，建立双向DC/DC变换器的仿真模型，对变换器工作过程进行仿真，验证理论分析和计算的正确性；(4)在