电驱重构型车载DC-DC变换器交错控制方法研究

作     者：康玉川 

作者单位：北方工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘硕;杨立永;田安民

授予年度：2024年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：电动汽车 车载变换器 交错控制 

摘      要：电动汽车的行驶和充电功能的核心依靠的是一种集成的变换器技术,该技术采用了电动机的逆变器开关和电感等电子元件,实现了电车在停车状态下的充电功能,并且通过一种电子电路设计,达到了行驶推动与电池充电的双重功能。本课题提出了一种新型的电动汽车车载双向DC-DC变换器的拓扑结构,这种设计将电动汽车的驱动和充电两大系统通过硬件整合为一体,优化了电动汽车的性能。对于车载双向DC-DC变换器,以往大多数采用的是PI调节控制方法,该方法对于变换器的提升效率比较困难、各模块之间电感电流不能自动均流,对此提出一种新的交错式控制方法对车载双向DC-DC变换器进行控制。 首先,论文分析了电动汽车目前的发展形势以及车载变换器在电动汽车中的重要作用,并且对各种现有车载变换器的优点进行了概括总结,针对其存在的问题进行了简要的分析。 其次,鉴于目前的研究进展,本研究提出了一种对电动汽车原有电路结构进行改进优化的集成式车载变换器,该变换器具备行驶驱动和直流充电的特性,接着基于其工作模式分析了在Buck、Boost、Buck-Boost模式下的导通原理,并在此基础上详细描述了每个工作状态下的电流流向图,接着根据导通状态过程列写了各个状态下的状态方程,并采用状态空间平均法,对车载变换器电路拓扑进行小信号建模,计算出系统的传递函数,并通过零极点图和bode图来分析系统的稳定性和动态性能。 然后,对车载变换器提出交错控制方法。以在Buck-Boost模式下的导通状态图为基础,提出了电压电流双闭环控制策略和PI-MPC模型预测控制策略,并根据状态方程计算出了控制器的原理参数。 最后,利用Simulink软件对所提出的交错控制方法进行了仿真验证,并且使用半实物平台对仿真结果进行了实验验证。通过半实物实验验证了本文所提出的车载变换器拓扑电路及控制策略具有良好的合理性。