检索结果-南通市图书馆

作者：雷磊哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

在电动车辆、不间断电源、分布式发电及其他电能存储技术相关领域,广泛应用了动力电池和超级电容器作为电压源型电能存储元件。这类元件在串联充放电时,容易出现过充或过放现象。传统的均衡技术往往存在内能量传递路径长,能量折损多等缺... 详细信息

在电动车辆、不间断电源、分布式发电及其他电能存储技术相关领域,广泛应用了动力电池和超级电容器作为电压源型电能存储元件。这类元件在串联充放电时,容易出现过充或过放现象。传统的均衡技术往往存在内能量传递路径长,能量折损多等缺点,因此,开展兼有均衡损耗低、均衡速度快、线路结构简单的系统均衡技术研究将有助于拓展均衡技术的应用领域,提高均衡系统的性能。本文研究了一种动力电池组的三单体直接均衡电路,该电路采用具有中心抽头绕组的电磁元件为能量传递元件,实现三个电池串联构成的电池组间任意两个单体的直接双向能量传递。分析了各种不均衡情况下开关管开关状态和相应的电路工作模态,重点描述了buck-boost和flyback两种工作模态的工作情况。根据三单体均衡器的均衡策略以及主电路的工作原理,对该均衡主电路进行了参数设计和仿真分析。在验证主电路均衡功能切实可行的基础上,进行了均衡器及其一体控制器的优化设计。控制器的核心器件采用单片机PIC18F2480,用以实现电压数据采集、失衡状态逻辑判别,控制信号发生及系统的CAN通讯功能等。本论文还详细描述了控制系统硬件电路器件的参数设计和控制策略程序实现过程。研制了一只三单体直接均衡模块。该模块将主电路和控制电路集成于一体,具有体积小,接线方便的优点。并在此基础上,本文还对三单体直接均衡器的工作模式和均衡效果进行了实验验证。仿真和实验结果表明该电路能够有效实现电池单体间电压均衡,避免电池单体过充和过放。该电路易于实现模块化,模块化的三单体直接均衡器用于采用数量较多单体串联的动力电池组时,均衡系统结构简单,配线方便,安全,并且具有良好的易扩展性,适用于各种利用电池或超级电容作为能量存储设备的电能存储相关领域,为开展高效快速的多层结构均衡系统结构的研究提供了必要的条件。

关键词：三单体直接均衡器串联储能电源电压均衡

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串联储能电源直接均衡技术的研究

串联储能电源直接均衡技术的研究

作者：王雄飞哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

各类动力电池和超级电容器作为电压源型电能存储元件,广泛应用于电动车辆、不间断电源、分布式发电及其他电能存储技术相关领域。无论动力电池还是超级电容器,单体的电压都比较低,实际应用中通常会将几个至几十个单体串联构成电压合适... 详细信息

各类动力电池和超级电容器作为电压源型电能存储元件,广泛应用于电动车辆、不间断电源、分布式发电及其他电能存储技术相关领域。无论动力电池还是超级电容器,单体的电压都比较低,实际应用中通常会将几个至几十个单体串联构成电压合适的储能电源。由于难以保证各储能单体的参数完全一致,在串联充电和放电过程中极易出现某些单体的过充和过放的现象,导致储能电源有效容量和安全性能降低,循环寿命减少。因此,储能单体间的能量均衡成为串联储能电源实际应用的关键技术之一。本文在分析了国内外串联储能电源均衡技术研究的基础上,围绕解决在较大能量流吐纳过程中,如何减少均衡损耗、提高均衡速度、简化系统结构以及降低成本等问题,对串联储能电源直接均衡技术进行了深入的研究。针对基于DC-DC变换器的分布式均衡技术中,能量传递路径长、损耗大、速度慢等缺点,提出了一种三端口双向DC-DC变换电路,并以此为主电路拓扑,设计了一种串联三单体直接均衡器。根据串联三单体间失衡情况的不同,均衡电路工作在Buck-Boost、反激和无输出电感的正激三种可能的开关变换模式,实现了三单体中任意两个单体之间能量的直接传递。与现有的双向Cuk或Buck-Boost型相邻两单体均衡器相比,一个三单体均衡器可实现两个两单体均衡器的功能,而且当非相邻储能电源单体不均衡时,无须借助于中间单体进行二次的均衡变换。对大型储能电源,建立了基于三单体均衡器的级联式结构均衡系统,通过均衡器的级联,使任意两个储能单体或单元之间具有能量的直接通道或通过上层均衡器构成的跨越通道,均衡能量单级传输,缩短了能量的传递路径、提高了均衡速度,实现了系统的均衡效率与单个均衡器的效率相等。结合三单体均衡器的均衡策略以及主电路的工作原理,确定了控制、驱动电路的设计方案,并对系统进行了仿真分析。采用三星ICR18650-22圆柱型锂离子电池作为被均衡的单体,研制了串联三单体直接均衡器的实验样机,对电路进行了实验验证。仿真和实验结果表明均衡器能够对串联的三个锂离子电池单体有效地进行能量均衡。

关键词：串联储能电源三端口双向DC-DC变换电路串联三单体直接均衡器级联式结构

基于直接均衡技术的串联储能电源均衡系统研究

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基于直接均衡技术的串联储能电源均衡系统研究

作者：董青山哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着化石原料的日益枯竭,锂离子电池串联储能电源被广泛地运用于电动汽车、清洁能源发电存储、大功率设备应急供电等重要领域,成为目前实现能量存储的一种重要手段。串联储能电源内部各单体间存在状态差异并在其使用过程中逐渐增大,从... 详细信息

随着化石原料的日益枯竭,锂离子电池串联储能电源被广泛地运用于电动汽车、清洁能源发电存储、大功率设备应急供电等重要领域,成为目前实现能量存储的一种重要手段。串联储能电源内部各单体间存在状态差异并在其使用过程中逐渐增大,从而导致单体间荷电状态不平衡,加速了电源老化进程,危及到整个系统设备的安全运行。因此,通过均衡系统进行在线、全时的有效均衡,对于电池单体减少荷电状态不平衡,提高容量利用率,延长电源使用寿命有着重要意义。在串联储能电源均衡系统研究现状分析的基础上,本文提出了一种能够实现串联储能电源内任意两失衡单体点对点能量直接均衡的新型多单体直接均衡拓扑。归纳了新型多单体直接均衡拓扑的三种工作模式:相邻单体均衡的Buck-Boost变换、同奇同偶单体均衡的反激变换、非相邻奇偶单体均衡的反激变换;分析了该均衡拓扑不同工作模式下的工作模态;引入了变压器漏感、开关管导通内阻等元器件参数,对新型多单体直接均衡拓扑的均衡效率进行了量化分析;采用Pspice软件建立了仿真模型,仿真结果验证了新型多单体直接均衡拓扑及其相关理论分析的正确性与合理性。基于新型多单体直接均衡拓扑的原理分析与仿真验证,本文设计了可实现六节电池单体直接均衡的六单体直接均衡器,并在此基础上完成了串联储能电源均衡系统及其控制器的设计。建立了六单体直接均衡器及基于直接均衡技术的串联储能电源均衡系统架构;设计了六单体直接均衡器和均衡系统的主电路;通过光耦隔离驱动电路的设计,解决了开关管源极电位不同所造成的浮地驱动问题;完成了基于BQ76930芯片的模拟前端及系统保护电路的设计,实现了对串联储能电源单体状态信息的采集和系统保护功能的设计;针对复杂失衡情况,引入了电压滞环的均衡控制方法并制定了均衡系统的开关动作表,给出了均衡系统的控制流程图,完成了均衡系统数字控制器的设计。根据理论分析和软硬件设计,本文搭建了均衡实验平台并完成了均衡功能实验和整个均衡过程的实验。均衡实验有效的减小了电池单体之间的电压差,解决了电池单体之间的不一致性问题。

关键词：串联储能电源直接均衡均衡系统均衡控制方法

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串联储能电源组快速均衡的系统结构分析

串联储能电源组快速均衡的系统结构分析

中国仪器仪表学会第九届青年学术会议

作者：盖晓东杨世彦杨威黄军哈尔滨工业大学电气工程系哈尔滨工业大学电气工程系哈尔滨工业大学电气工程系哈尔滨工业大学电气工程系

串联储能电源单体间不一致性,导致充放电条件下单体间不均衡,使得它们在使用中需要附加均衡电路。利用有向图理论对反激变换器式均衡电路和buck-boost变换器式均衡电路进行了模型描述,分析了他们在均衡效率和均衡系统结构上的优缺点,提... 详细信息

串联储能电源单体间不一致性,导致充放电条件下单体间不均衡,使得它们在使用中需要附加均衡电路。利用有向图理论对反激变换器式均衡电路和buck-boost变换器式均衡电路进行了模型描述,分析了他们在均衡效率和均衡系统结构上的优缺点,提出了基于三单体交互均衡电路结构,并利用该结构构建了多层拓扑形式的均衡系统方案。采用这种结构方案能够兼顾速度、效率和结构简化等多个指标要求,可实际应用于串联超级电容器组或高功率密度动力电池组的能量均衡。

关键词：串联储能电源均衡电路三单体交互均衡有向图

来源： cnki会议评论

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具有灵活路径的多模式串联均衡系统研究

具有灵活路径的多模式串联均衡系统研究

作者：王少晨哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

锂电池有循环周期长、自放电率低以及绿色环保等优点,在工业领域具有广泛的应用。当锂电池组工作时,个别电池可能会出现过充或过放现象,长此以往会降低电池组的实际容量和能量利用率,严重时甚至会危害系统的安全。电池均衡技术由此产生... 详细信息

锂电池有循环周期长、自放电率低以及绿色环保等优点,在工业领域具有广泛的应用。当锂电池组工作时,个别电池可能会出现过充或过放现象,长此以往会降低电池组的实际容量和能量利用率,严重时甚至会危害系统的安全。电池均衡技术由此产生,通过平衡电池组中各单体的能量来提高电池组的工作性能。针对目前的均衡拓扑普遍存在的能量转换形式固定、均衡动作变换次数较多以及均衡路径单一等问题,本文从构建新型均衡拓扑出发,开展了串联储能电源均衡系统的应用基础研究。本文提出的具有灵活路径的多模式串联均衡电路可以将相邻的失衡单体构建成均衡单体组,通过Buck-Boost和反激两种工作模式实现单体与单体、单体与单体组或单体组与单体组之间的能量一步式直接传递,能够最大限度地缩短均衡能量传输路径,提升均衡系统的灵活性。为了探究均衡性能参数与各电路参数间的函数关系,建立了均衡拓扑的简化电路模型,根据电路原理推导出均衡电流、均衡功率和均衡效率等参数的表达式,并借助仿真实验验证了推导结果。然后分析了均衡电路参数和均衡模态对均衡电路工作性能的影响,根据分析结果选择了均衡电路的导通状态和参数。为了测试均衡电路的基本工作模态,设计了由均衡主电路、模拟前端电路、主控器和驱动电路四个部分组成的串联储能电源均衡系统。编写了均衡基本动作程序,在此基础上完成了均衡基本模态实验,分别探究了均衡拓扑在不同工作模式和不同工作模态下的均衡性能,为均衡策略设计及均衡系统复杂失衡实验的参数计算提供参考。为了探究均衡系统处理电池组复杂失衡情况的能力,针对由四节锂电池构成的串联电池组设计了基于电压极值型均衡策略和基于目标电压型均衡策略,并利用这两个均衡策略完成了两组均衡对比实验。结果表明基于目标电压型均衡策略可以通过成组均衡显著提高均衡速度,还可以保证各单体电压在均衡过程中始终呈单调性变化。综上所述,使用基于目标电压型均衡策略控制具有灵活路径的多模式串联均衡系统有助于解决串联电池组的失衡问题。

关键词：串联储能电源直接均衡灵活路径均衡策略复杂失衡