电动汽车双向全桥DCDC转换器研究设计.pdf

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1、电动汽车双向全桥DC/DC转换器研究设计王育浦2015年6月中图分类号：TM422+.2UDC分类号：537.3电动汽车双向全桥DC/DC转换器研究设计作者姓名王育浦学院名称机械与车辆学院指导教师王志福答辩委员会主席陈勇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ResearchandDesignofBidirectionalFullBridgeDC/DCConverteronElectricVehicleCandidateName：YupuWangSchoolorDepartment:Schoolofmechanicala

2、ndvehicleFacultyMentor:ZhifuWangChair,ThesisCommittee：YongChenDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：VehicleengineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：6，2015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

3、大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与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双向DC/DC转换器是可以根据使用需求实现升压/降压的能量双向传输的直流转换器。随着电动汽车的发展，双向DC/DC转换器在汽车领域的应用也越来越广泛，对DC/DC转换器的体积、重量、效率以及安全性提出了更高的要求。本文对电动汽车双向DC/DC转换器的原理和应用作了深入分析，对比分析了各种双向DC/DC拓扑结构的特点，对双向DC/DC转换器软开关控制技术进行了分析，最终选择适用于中

4、大功能功率场合的全桥DC/DC转换器作为本文研究的DC/DC转换器结构方案。根据应用场合以及设计目标，通过计算电路主功率器件的功率需求，设计了功率开关、电感以及变压器的参数，完成了双向全桥DC/DC转换器的样机设计，并试制了一台2.5Kw的样机。然后，对双向全桥DC/DC转换器的升/降压控制策略进行了重点研究，并通过小信号分析法，将非线性的DC/DC转换器转换为线性的数学模型，分别确定了升/降压模式下全桥DC/DC转换器的开环传递函数，进一步应用经典控制理论，采用离散型PID控制算法，根据伯德图分析了系统闭环反馈控制的稳定性，整定了PID参数，完成了转换器补偿网

5、络的设计。建立了仿真模型，对双向全桥DC/DC转换器升/降压控制策略进行了验证，通过仿真结果可以看出双向DC/DC转换器达到了良好的动态响应特性以及稳定性。通过样机试验对进行了实验验证，证明了双向全桥DC/DC转换器控制策略在实际应用中的有效性。最后根据负脉冲充电理论，对铅酸蓄电池和锂离子电池的去极化快速充电控制策略进行了研究，并采用该双向全桥DC/DC转换器分别对铅酸蓄电池和锂离子电池的负脉冲充电控制策略进行了实验验证，结果表明负脉冲充电控制策略对锂离子电池充电速率和充电容量的提高没有起到促进作用，但对铅酸蓄电池却达到了良好的效果，同时也证明了双向全桥DC/D

6、C转换器在电动汽车中的实用性。关键词：双向全桥DC/DC，升/降压，PID控制算法，负脉冲充电策略I北京理工大学硕士学位论文AbstractBidirectionalDC/DCconvertercanachievestep-uporstep-downaccordingtotheusingofenergy.Withthedevelopmentofelectricvehicle,BidirectionalDC/DCconverteriswidelyappliedinthefieldofautomobile,andrequirementsforvolume,weigh

7、t,efficiencyandsafetyoftheDC/DCconverterarebeingmuchhigher.Firstly,thispapermadeanintroductiontotheprincipleandapplicationofthebidirectionalDC/DCconverter,andanalyzedthevariousbidirectionalDC/DCtopologiesindetailed.Softswitchcontroltechnologywasintroducedbriefly.AndthefullbridgeDC/DC

8、converterwas