混合動力汽車驅(qū)動的電功率管理研究.pdf

1、隨著能源、環(huán)保等問題的日益突出，混合動力電動汽車已成為近年來發(fā)展迅速的一種新型汽車，是21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ木G色清潔汽車。電力驅(qū)動系統(tǒng)作為混合動力汽車的核心部分，主要涉及到儲能元件的功率變換、電機(jī)驅(qū)動等技術(shù)。本文針對混合動力車載電力驅(qū)動裝置中的關(guān)鍵技術(shù)，從以下幾個方面展開研究：車載儲能單元技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析以及充電管理技術(shù)、雙向大功率DC-DC變換電路及其軟開關(guān)方案、電流型控制策略及其電路損耗分析、無刷直流電機(jī)驅(qū)動拓?fù)浼捌淇刂撇呗浴?

2、 1、本文首先列舉了各種蓄電池以及超級電容器的工作特點(diǎn)。根據(jù)性能互補(bǔ)引入了混合儲能的工作方式，并針對功率脈動型負(fù)載，分析了各種儲能元件的容量配置方案。另外，結(jié)合具體應(yīng)用實例，對蓄電池單獨(dú)儲能和混合儲能方式進(jìn)行了定量分析。同時，結(jié)合實際的充電電路，本文研究了正常充電情況下最小充電電勢的確定方法。并根據(jù)混合動力系統(tǒng)充電管理技術(shù)的要求，提出了斷續(xù)電流的數(shù)字控制策略和基于電量控制的快速充電方式。 2、本文對三種具有雙向升降壓功能的電路進(jìn)

3、行了比較研究，主要從有源器件的電氣應(yīng)力以及無源元件的體積、電氣應(yīng)力等方面進(jìn)行。另外，在常規(guī)ZCT軟開關(guān)電路的基礎(chǔ)上研究了兩種改進(jìn)型ZCT方案，減少了主管的電流應(yīng)力。同時，針對數(shù)字控制下的電流采樣問題，本文研究了一種改進(jìn)型電流采樣策略，并提出數(shù)控系統(tǒng)最高采樣頻率的概念。在研究了IGBT開關(guān)損耗與續(xù)流二極管的互相關(guān)系后，本文指出IGBT開關(guān)損耗與續(xù)流二極管開關(guān)特性存在互相制約，無法通過加快換流速度來降低開關(guān)損耗。并且針對恒頻、變頻控制，分別

4、研究了兩種控制策略下的電路損耗情況，進(jìn)而提出恒電流脈動的變頻控制策略。 3、本文研究了無刷直流電機(jī)的兩種驅(qū)動方式，主要從控制策略、電感損耗、轉(zhuǎn)矩脈動以及系統(tǒng)效率等方面進(jìn)行了比較研究。并且對七管驅(qū)動方式下的換相轉(zhuǎn)矩脈動提出了一種雙級調(diào)制策略，同時采用電流預(yù)測控制技術(shù)有效抑制了電路的LC諧振現(xiàn)象。另外，本文在整個調(diào)速范圍內(nèi)計算了無刷電機(jī)的換流角，并提出了最佳換相點(diǎn)的概念。通過最佳換相點(diǎn)控制可以在整個速度范圍內(nèi)減少因換相過程造成的轉(zhuǎn)矩

5、下降。針對無刷直流電機(jī)的兩種恒功率調(diào)速策略，本文分析了相電感對其的影響，進(jìn)而可以根據(jù)相電感來選擇恒功率調(diào)速策略。從降低電路成本考慮，本文提出了一種七管電流型變流器拓?fù)洌撾娐方Y(jié)合了全控器件IGBT以及半控器件SCR的工作特點(diǎn)，能同時滿足電機(jī)恒轉(zhuǎn)矩、恒功率的應(yīng)用要求。 4、本文研究了驅(qū)動系統(tǒng)的兩種故障，即電機(jī)反接制動過程中的過電流故障和相序故障。指出在反接制動中電動勢短接回路的存在是造成再生電流失控的根本原因，并提出了相應(yīng)的雙管調(diào)

6、制策略。針對相序故障，本文分析了故障檢測原理并提出自恢復(fù)策略。 5、本文完成了50kw混合動力驅(qū)動裝置的工程樣機(jī)，并進(jìn)行了大量的實驗研究，取得了滿意的成果。 研究混合動力中的電力驅(qū)動技術(shù)，在學(xué)術(shù)上有助于完善和發(fā)展電力電子技術(shù)，解決大功率變換裝置中存在的系統(tǒng)效率、拓?fù)溥x擇、控制策略等問題。在工程上可以為混合動力車輛提供相關(guān)的設(shè)計指導(dǎo)，并能針對具體的功率變換問題提出相應(yīng)的解決方案。本文以驅(qū)動裝置性價比最優(yōu)為目的展開相關(guān)研究，力求使混