系统设计组-磷酸铁锂动力电池组快速充电系统的研究.doc

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1、.系统设计组磷酸铁锂动力电池组快速充电系统的研究研究.摘要本文根据电动汽车充电要求，选用三相电流型PWM整流器拓扑作为主电路，并对三相电流型PWM整流器的SPWM间接电流控制算法进行理论推导。完成了三相充电装置主电路的硬件设计，搭建了实验平台，软件调试通过基于模型的嵌入式代码生成的设计实现；完成了开环和闭环实验，实现了功率因数校正；对磷酸铁锂电池组进行了不同电流充电实验，实验结果显示该方法可以输出任意给定的充电电流，实现了电动汽车电池组的快速充电。ABSTRACTAccordingtotheactualneeds,

2、choose3-PhasePWMCurrentSourceRectifier(CSR)topologyasmainlypowercircuit.Analyzedandcomparedseveralmajorcontrolmethodof3-PhaseCSR，andmainlyresearchedtheSPWMternarylogicandcontrolmethodsdetailed.Completedathree-phasecurrentsourcerectifiermaincircuithardwaredesig

3、nandbuilttheexperimentalplatform,thesoftwaredebuggingimplementedbasedonthemodulardesign.Completedtheopenandclosedloopexperiments,achievingpowerfactorcorrection.AgroupofLithiumironphosphatebatterieshasbeenchargedbydifferentcurrent,experimentalresultsshowedthatt

4、hismethodcanachieveconstantcurrent,realizetheelectriccarbatteriesrapidcharging.1引言现在发展电动汽车是解决能源危机和环境污染的最佳方案之一。电动汽车的研究与开发已经成为当今世界的热点，美国日本等发达国家都在致力于电动汽车研究，我国科技部也制订了863电动汽车重大专项来加快电动汽车的发展。目前，电动汽车的发展存在电机及电池等许多需要解决和完善的问题。而作为电动汽车的核心能源，动力电池目前还存在比能量低下、电池充电速度较慢、续驶里程较短等问

5、题。同时，电动汽车动力电池的充电方法和充电快速性问题，也一直影响和制约着电动车的普及与应用。《电动汽车科技发展“十二五”专项规划》草案已经拟定，插电式电动汽车将成为近期发展战略的主流，电动汽车充电站等配套基础设施也将投入建设，以满足电动汽车的产业化发展需求。最近国内一些厂家和国家电网等部门合作，开始在各个城市建立快速充电站，希望在10~20分钟内将电池容量充到70-80%，但国内的充电技术大多停留在可控硅技术上，功率因数还比较低，而且大部分充电站针对的是300V以上的电池组。本文将重点研究数字化充电设备，利用IGB

6、T等模块设计充电主电路提高充电速度和充电效率，并且主要针对的是48V的电池组快速充电，最终可以应用在电动车的快速充电站，因此将具有重要的研究意义和应用价值。研究.2系统指标目前电动车蓄电池电压等级仍无统一标准，从48V-300V不等，设计针对48V低压磷酸铁锂电池组的串联快速充电装置。在磷酸铁锂动力电池组的串联充电过程中一定要保证不能过充电，即电池组端电压不能超过电池组充电电压上限值。选取16节环宇电池股份有限公司生产的型号为HYP3.2V-200AH的磷酸铁锂动力电池组成串联电池组，电池额定容量为200AH，标称

7、电压为3.2V。需要快速充电的电池组一般电池荷电状态已经比较低了，在快速充电的过程中电压不会出现明显的上升，为了方便对电池实现不同的充电实验，输出电流可调，并设定充电保护电压为58V，因此设计的指标如下：1）所设计的充电装置额定功率为50kW，输出电压范围50-400V；2）实现直流电流可调输出，电流0-200A连续可调，电流精度1A或5%（取两者较小），以便做电池不同电流的充电实验；3）具有电池电压检测保护功能，当检测电池组端电压大于限制值时，停止充电，避免电池因过充而损坏；4）输入电流总谐波畸变率小于5%，功率

8、因数达到98%；3系统方案1）主电路拓扑的选取图3-1充电机系统拓扑结构研究.由于三相输入电压为380AC，而一般电动汽车用电池组端电压在400V以下，需要降压型拓扑完成充电，目前大多采用两级结构，而本设计装置选用电流型PWM整流器作为主电路的拓扑结构，单级结构，如图3-1所示。电流型PWM整流器控制六只开关管的调制，同时实现网侧电流跟踪网侧电压相位以及实现