基于移相策略的模块化半桥型均衡器研究

作     者：刘志鹏 

作者单位：盐城工学院 

学位级别：硕士

导师姓名：吴云亚

授予年度：2024年

学科分类：0808[工学-电气工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：锂电池 半桥型均衡器 移相控制 模块化结构 组间均衡 组内均衡 

摘      要：当下,随着着社会和经济的不断持续发展,环境污染和能源枯竭等问题愈发严重,因此,环境问题是世界各国和地区可持续发展必须面对的严峻挑战。解决该问题的有效举措之一便是大规模发展电动汽车,锂离子电池具有能量密度高、无记忆效应等特点,在电动汽车的生产中常被选作动力源,为满足所需较高的电压以及功率,需要将电池单体进行串联。但在锂电池的具体生产过程中,目前由于工艺生产的问题会导致各电池单元性能存在差异,具体体现在各电池单体在初始容量、内阻、充放电效率等存在不一致性。由此,电池组的安全和寿命在使用过程中会受到一定的影响。综上所述,电池均衡器的研究与发展其主要目标是为减小锂电池单体间的不一致性。 本文采用一种基于移相控制策略的模块化半桥型均衡器,对其均衡电路拓扑结构进行电路分析,并绘制其等效电路图,通过时域与基波分析法两种方式对均衡器均衡电流与输出功率进行分析,主要对影响均衡器均衡电流大小的各因素进行推导与分析,并且给出了均衡器各主要参数的设定范围。针对传统实时电压采样导致采样结果误差较大的问题,本文在设计过程中采用分时电压采样的方式,提高了各电池单体的电压采样精度,确保均衡器均衡效率。研究结果表明:基于移相控制策略的模块化半桥型均衡器能够实现各电池单体间的电压均衡。 针对基于开环控制策略下的半桥型均衡器均衡电流较小的问题,本文采用移相控制策略,使电池组内各电池单体电池电压差较小时也有较大的均衡电流。且本文采用模块化结构,在不增加电路拓扑以及程序设计难度的前提下,当电池组内电池单体数量较多时,仍然具有较大均衡电流。