發(fā)布時間：2017-08-05 10:33

  本文關鍵詞：混合動力動車組鋰電池充電機研究與設計

  更多相關文章： 充電機 鈦酸鋰電池 充電方式 高頻全橋 小信號模型 PI控制器

【摘要】：隨著中國鐵路建設的大規(guī)模發(fā)展,國內動車組相關技術研究也不斷深入。為了緩解動車組在電氣化線路與非電氣化線路交叉條件運行的困難,解決內燃動車組在城市運行的污染問題,更加環(huán)保的混合動力動車組應運而生�；旌蟿恿榆嚱M關鍵技術研究與典型樣車研制項目是北京交通大學與長春軌道客車股份有限公司聯(lián)合開展的,混合動力動車組是至少具有兩種能量來源的動車組。 充電機主要完成對混合動力動車組緊急蓄電池充電和對動車組列車所有低壓直流負載供電功能。本文基于理論與工程基礎,完成了對蓄電池充電方式分析、充電機主電路設計、控制系統(tǒng)設計、模型仿真與實驗驗證等工作。 本文首先對動車組蓄電池特點進行了分析,并根據(jù)新型鋰電池的特點,選擇鈦酸鋰類型電池作為混合動力動車組緊急蓄電池。然后通過對不同充電方式的對比,選擇了先階段恒流后恒壓的充電方式。 其次,完成了對充電機主回路的設計以及對主要器件的選型工作,并對充電機損耗器件的損耗進行詳細計算,并據(jù)此估算了充電機的整體效率。 然后,設計了充電機控制系統(tǒng)的硬件框架,完成了充電機控制系統(tǒng)采樣環(huán)節(jié)、模數(shù)轉換環(huán)節(jié)的設計。選擇了充電機的控制方式,分析了脈沖生成原理,并完成了電壓電流控制、保護與重啟等關鍵環(huán)節(jié)的程序設計工作。 再次,建立了充電機的小信號模型,推導了控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù),使用零極點配置的方式設計了PI控制器,然后對系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行了分析。最后推導了PI控制器的數(shù)字實現(xiàn)形式,并設計DSP中的PI控制程序。 最終,利用計算機仿真軟件建立系統(tǒng)仿真模型,根據(jù)仿真初步驗證設計的可行性。完成樣機生產并對樣機進行了基本功能性測試、性能試驗,并完成了裝車調試等工作。最終的試驗數(shù)據(jù)表明,充電機樣機在輸出電壓控制、充電電流控制、保護與重啟功能等方面均達到了設計預期要求,并在混合動力動車組樣車上可靠運行。
【關鍵詞】：充電機 鈦酸鋰電池 充電方式 高頻全橋 小信號模型 PI控制器
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U469.72;TM910.6
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 目錄9-12
• 1 緒論12-18
• 1.1 課題研究背景12-13
• 1.2 充電機技術發(fā)展綜述13-15
• 1.3 論文主要工作15-18
• 2 蓄電池與充電方式研究18-30
• 2.1 緊急蓄電池概述18-19
• 2.2 緊急蓄電池類型選擇19-21
• 2.3 鈦酸鋰電池特性21-24
• 2.3.1 鈦酸鋰電池低溫特性21-22
• 2.3.2 鈦酸鋰電池充放電特性22-24
• 2.4 蓄電池充電方式分析24-28
• 2.4.1 馬斯充電曲線24-25
• 2.4.2 鋰電池充電方式25-28
• 2.5 本章小結28-30
• 3 充電機主回路設計30-44
• 3.1 充電機需求分析30
• 3.2 主電路拓撲選擇30-33
• 3.2.1 輸入方式選擇31-32
• 3.2.2 充電機拓撲確定32-33
• 3.3 模塊參數(shù)設計33-43
• 3.3.1 輸入環(huán)節(jié)參數(shù)計算33-35
• 3.3.2 DC/DC環(huán)節(jié)參數(shù)計算35-43
• 3.4 充電機效率估算43
• 3.5 本章小結43-44
• 4 充電機控制系統(tǒng)設計44-58
• 4.1 控制系統(tǒng)架構設計44-46
• 4.2 控制系統(tǒng)采樣設計46-50
• 4.2.1 采樣硬件設計47-49
• 4.2.2 DSP28335的AD轉換49-50
• 4.3 控制方式與脈沖發(fā)生50-51
• 4.4 主控程序設計51-57
• 4.4.1 預充電模塊程序設計51-52
• 4.4.2 軟啟動模塊程序設計52-53
• 4.4.3 電壓電流控制模塊程序設計53-55
• 4.4.4 保護與重啟模塊程序設計55-57
• 4.5 本章小結57-58
• 5 系統(tǒng)建模與控制器設計58-66
• 5.1 系統(tǒng)小信號模型分析58-60
• 5.2 系統(tǒng)控制器設計60-63
• 5.3 控制器的數(shù)字實現(xiàn)63-64
• 5.4 本章總結64-66
• 6 模型仿真與樣機實驗66-78
• 6.1 MATLAB/SIMULINK模型仿真66-69
• 6.1.1 建立模型66-67
• 6.1.2 波形分析67-69
• 6.2 地面實驗69-75
• 6.2.1 功能性測試實驗69-72
• 6.2.2 保護動作測試實驗72-73
• 6.2.3 溫升試驗73-74
• 6.2.4 效率測試74-75
• 6.3 裝車實驗75-77
• 6.4 本章小結77-78
• 7 總結78-80
• 7.1 本文主要完成工作78
• 7.2 本文實現(xiàn)成果78-79
• 7.3 展望79-80
• 參考文獻80-84
• 作者簡歷及攻讀碩士學位期間取得的研究成果84-88
• 學位論文數(shù)據(jù)集88

【參考文獻】

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本文編號：624453