本文關(guān)鍵詞：儲能式電動汽車充電樁的充放電控制系統(tǒng)研究

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【摘要】：隨著環(huán)境和能源問題的日益嚴(yán)峻,電動汽車和新能源發(fā)電應(yīng)運(yùn)而生。電動汽車以節(jié)能、環(huán)保、高效的優(yōu)勢成為現(xiàn)代汽車工業(yè)發(fā)展的主要方向之一,但其隨機(jī)充電行為對電網(wǎng)造成影響。新能源發(fā)電也逐漸成為減少環(huán)境污染、滿足負(fù)荷增長、提高能源綜合效率及供電可靠性的有效途徑,但其具有很強(qiáng)的間歇性。而儲能技術(shù)具有削峰填谷、平滑負(fù)荷、改善電網(wǎng)特性的功能,可彌補(bǔ)電動汽車充電和新能源發(fā)電中的不足。因此,將儲能技術(shù)與充電裝置相結(jié)合,構(gòu)建儲能式電動汽車充電樁對電動車的推廣應(yīng)用具有重要意義。本文在蓄電池充放電效率測試系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,針對儲能式充電樁的充放電控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究,設(shè)計(jì)了一套基于DSP的模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)交流電網(wǎng)、儲能電池、電動車電池間的功率轉(zhuǎn)換和狀態(tài)監(jiān)測。論文的主要工作可總結(jié)如下：(1)儲能式充電樁的可行性分析研究了傳統(tǒng)充電樁的工作原理、蓄電池的充放電控制方式和容量檢測等理論,分析并總結(jié)了其存在的主要問題。并對本文的儲能式充電樁的儲能容量配置和運(yùn)行模式進(jìn)行了分析,歸納出其優(yōu)缺點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合傳統(tǒng)充電樁的技術(shù)現(xiàn)狀,給出模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)和總體設(shè)計(jì)方案。(2)功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的分析分析總結(jié)供電方式和DC/DC變換器的各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn),選擇直流母線供電方式、單相不可控整流、Buck變換器、雙向半橋型DC/DC變換器作為系統(tǒng)的變流結(jié)構(gòu),并利用狀態(tài)空間平均法建立了Buck和Boost變換器的動態(tài)模型；最后通過Matlab仿真驗(yàn)證了Buck和Boost變換器的閉環(huán)工作原理,為系統(tǒng)的調(diào)試提供了理論依據(jù)。(3)硬件設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)和總體設(shè)計(jì)方案,完成了功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)。選用DSP TMS320F28335微處理器作為主控單元,設(shè)計(jì)了最小系統(tǒng)、功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、驅(qū)動電路、采集電路、內(nèi)阻檢測電路、通訊電路和輔助電源電路。(4)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)測試在CCS5.2軟件開發(fā)環(huán)境下,完成了系統(tǒng)的C語言程序設(shè)計(jì),主要包括主程序、中斷服務(wù)、充放電、通訊和PI控制器等子程序。在完成軟、硬件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上,對模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行了測試,分析了內(nèi)阻測量模塊的準(zhǔn)確性和系統(tǒng)的關(guān)鍵波形；并結(jié)合上位機(jī)存儲的數(shù)據(jù),對電池的充放電特性和效率進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本系統(tǒng)達(dá)到了最初的設(shè)計(jì)目標(biāo),能夠?qū)崿F(xiàn)對電池的充放電和狀態(tài)監(jiān)測功能。
【關(guān)鍵詞】：儲能式充電樁 功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng) 電池 狀態(tài)空間平均法 充放電控制
【學(xué)位授予單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM910.6;TP273
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 1 緒論11-19
• 1.1 研究目的與意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 儲能技術(shù)12-14
• 1.2.2 電動汽車及其基礎(chǔ)設(shè)施14-17
• 1.2.3 儲能式電動汽車充電站17
• 1.3 本文的主要研究工作17-19
• 2 儲能式電動汽車充電樁的可行性分析19-31
• 2.1 充電樁技術(shù)現(xiàn)狀19-24
• 2.1.1 傳統(tǒng)充電樁的定義與分類19
• 2.1.2 蓄電池的充電控制方式19-22
• 2.1.3 蓄電池的放電控制方式22
• 2.1.4 蓄電池的容量檢測22-24
• 2.1.5 傳統(tǒng)充電樁存在的問題24
• 2.2 儲能式充電樁24-27
• 2.2.1 儲能式充電樁的儲能容量配置24-25
• 2.2.2 儲能式充電樁的運(yùn)行模式分析25-27
• 2.2.3 儲能式充電樁的優(yōu)缺點(diǎn)27
• 2.3 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)27-29
• 2.4 本章小結(jié)29-31
• 3 功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的分析31-45
• 3.1 功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的拓?fù)浞治?/span>31-36
• 3.1.1 供電方式31-32
• 3.1.2 Buck變換器的拓?fù)浞治?/span>32-34
• 3.1.3 雙向DC/DC變換器的拓?fù)浞治?/span>34-36
• 3.2 功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的建模36-41
• 3.2.1 狀態(tài)空間平均法36-38
• 3.2.2 Buck變換器的小信號模型38-39
• 3.2.3 Boost變換器的小信號模型39-41
• 3.3 功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的仿真41-44
• 3.3.1 Buck變換器的仿真41-43
• 3.3.2 Boost變換器的仿真43-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 4 儲能式充電樁系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)45-61
• 4.1 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)45-46
• 4.2 功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)設(shè)計(jì)46-51
• 4.2.1 AC/DC變換器的設(shè)計(jì)46-48
• 4.2.2 Buck變換器的設(shè)計(jì)48-51
• 4.2.3 雙向半橋型變換器的設(shè)計(jì)51
• 4.3 驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)51-54
• 4.3.1 MOSFET驅(qū)動電路51-53
• 4.3.2 繼電器驅(qū)動電路53-54
• 4.4 采集電路的設(shè)計(jì)54-56
• 4.4.1 電壓采樣和調(diào)理電路54-55
• 4.4.2 電流采樣和調(diào)理電路55-56
• 4.5 內(nèi)阻測量電路56-58
• 4.5.1 測量原理56-57
• 4.5.2 電路設(shè)計(jì)57-58
• 4.6 通訊電路58-59
• 4.7 輔助電源電路59-60
• 4.8 本章小結(jié)60-61
• 5 儲能式充電樁系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與測試61-73
• 5.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)61-66
• 5.1.1 軟件開發(fā)環(huán)境簡介61
• 5.1.2 主程序61-62
• 5.1.3 中斷服務(wù)子程序62-63
• 5.1.4 充放電子程序63-64
• 5.1.5 通訊子程序64-65
• 5.1.6 PI控制子程序65-66
• 5.2 系統(tǒng)測試與分析66-72
• 5.2.1 內(nèi)阻測量實(shí)驗(yàn)分析67-68
• 5.2.2 測試波形的分析68-71
• 5.2.3 測試數(shù)據(jù)的分析71-72
• 5.3 本章小結(jié)72-73
• 6 總結(jié)與展望73-75
• 6.1 全文工作總結(jié)73
• 6.2 未來工作展望73-75
• 致謝75-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 附錄A：充電測試數(shù)據(jù)81-84
• 附錄B：放電測試數(shù)據(jù)84-87
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文87
• 攻讀碩士學(xué)位期間科研成果87-89

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