混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)的電功率管理研究.pdf

1、隨著能源、環(huán)保等問(wèn)題的日益突出，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車已成為近年來(lái)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(dòng)系統(tǒng)作為混合動(dòng)力汽車的核心部分，主要涉及到儲(chǔ)能元件的功率變換、電機(jī)驅(qū)動(dòng)等技術(shù)。本文針對(duì)混合動(dòng)力車載電力驅(qū)動(dòng)裝置中的關(guān)鍵技術(shù)，從以下幾個(gè)方面展開(kāi)研究：車載儲(chǔ)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(kāi)關(guān)方案、電流型控制策略及其電路損耗分析、無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(jí)電容器的工作特點(diǎn)。根據(jù)性能互補(bǔ)引入了混合儲(chǔ)能的工作方式，并針對(duì)功率脈動(dòng)型負(fù)載，分析了各種儲(chǔ)能元件的容量配置方案。另外，結(jié)合具體應(yīng)用實(shí)例，對(duì)蓄電池單獨(dú)儲(chǔ)能和混合儲(chǔ)能方式進(jìn)行了定量分析。同時(shí)，結(jié)合實(shí)際的充電電路，本文研究了正常充電情況下最小充電電勢(shì)的確定方法。并根據(jù)混合動(dòng)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(duì)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(wú)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(kāi)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(shí)，針對(duì)數(shù)字控制下的電流采樣問(wèn)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(kāi)關(guān)損耗與續(xù)流二極管的互相關(guān)系后，本文指出IGBT開(kāi)關(guān)損耗與續(xù)流二極管開(kāi)關(guān)特性存在互相制約，無(wú)法通過(guò)加快換流速度來(lái)降低開(kāi)關(guān)損耗。并且針對(duì)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(dòng)的變頻控制策略。 3、本文研究了無(wú)刷直流電機(jī)的兩種驅(qū)動(dòng)方式，主要從控制策略、電感損耗、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)以及系統(tǒng)效率等方面進(jìn)行了比較研究。并且對(duì)七管驅(qū)動(dòng)方式下的換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)提出了一種雙級(jí)調(diào)制策略，同時(shí)采用電流預(yù)測(cè)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(gè)調(diào)速范圍內(nèi)計(jì)算了無(wú)刷電機(jī)的換流角，并提出了最佳換相點(diǎn)的概念。通過(guò)最佳換相點(diǎn)控制可以在整個(gè)速度范圍內(nèi)減少因換相過(guò)程造成的轉(zhuǎn)矩

5、下降。針對(duì)無(wú)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(duì)其的影響，進(jìn)而可以根據(jù)相電感來(lái)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)?，該電路結(jié)合了全控器件IGBT以及半控器件SCR的工作特點(diǎn)，能同時(shí)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(dòng)系統(tǒng)的兩種故障，即電機(jī)反接制動(dòng)過(guò)程中的過(guò)電流故障和相序故障。指出在反接制動(dòng)中電動(dòng)勢(shì)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(duì)相序故障，本文分析了故障檢測(cè)原理并提出自恢復(fù)策略。 5、本文完成了50kw混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置的工程樣機(jī)，并進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究，取得了滿意的成果。 研究混合動(dòng)力中的電力驅(qū)動(dòng)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(wèn)題。在工程上可以為混合動(dòng)力車輛提供相關(guān)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)，并能針對(duì)具體的功率變換問(wèn)題提出相應(yīng)的解決方案。本文以驅(qū)動(dòng)裝置性價(jià)比最優(yōu)為目的展開(kāi)相關(guān)研究，力求使混