收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

电动汽车充电与驱动集成化技术研究

李春杰  
【摘要】:由于能源危机和环境污染越来越严重,零排放的电动汽车将成为汽车工业未来发展的主要目标。车载式充电装置和电机驱动装置是电动汽车的两大关键设备,这两种功率变换装置并不同时运行,因此两者可以复用功率变换器与主要的无源元件,不仅可以减小电力电子功率变换装置的体积、重量,而且一定程度上可以节约成本。于是,充电与驱动的集成技术成为了研究热点。目前可见的集成拓扑方案已有多种,实现了停车充电与行驶驱动的功能集成,但在可靠性、容错能力、输入功率因数、运行效率等方面仍有或多或少的问题。本文针对电动汽车充电装置的功率变换技术、开绕组电机的新型容错驱动技术以及两者的拓扑集成化技术进行了研究,试图提出顺应电动汽车相关实际发展要求、综合性能提升的新颖解决方案。本文具体研究内容和成果主要包括以下几个方面:(1)新颖的集成化拓扑的提出本文在对电动汽车充电及驱动装置的技术特点现状及相关标准要求分析的基础上,对现有集成化拓扑的集成方案以及存在的问题进行了简要介绍。本文结合新颖的磁组合变压器式AC-DC变换技术与开绕组电机驱动技术,提出了一种兼容充电与驱动两者的集成化拓扑,衍生出两种不同的集成方案,并给出功能转换分析。(2)基于磁组合变压器的三相AC-DC变换器的结构和原理分析本文研究了一种新颖的充电拓扑结构——基于磁组合变压器的三相高功率因数AC-DC变换器。该拓扑的主要特点是三个输入单相分别整流获得三个对称的正弦半波,经三个H桥高频逆变,分别供给高频磁组合变压器的三相输入原边绕组,磁组合变压器每相磁路独立,仅一套输出绕组匝链三相高频磁链,得到叠加的感应高频电压再经整流滤波,获得稳定直流输出。该拓扑输入级的整流无需大容量的电解电容滤波,每个单相的功率是瞬时波动的,但巧妙利用三相系统总瞬时功率恒定的原理,以及磁组合变压器磁通叠加原理实现功率的叠加合成,并使输入电流正弦化,实现了自然PFC功能。论文研究了三相磁组合变压器AC-DC变换器的工作机理、工作模态以及小信号建模分析方法;详细研究了磁组合变压器这个关键部件,给出了它的磁通叠加原理定量分析、等效电路与建模方法;给出了该新颖AC-DC变换器的调制与控制方法;最后,研究了应用于电动车充电装置的控制策略。(3)集成的开绕组变流器的分析开绕组电机每相绕组可独立控制,发生故障时可方便实现容错控制,很适合电动汽车高可靠性的驱动要求,是驱动技术发展的方向。三相开绕组驱动拓扑需要六个上下功率管桥臂,恰好可由充电拓扑的3-H桥变换器重构而成,具备了系统集成的基础。为了提高电动汽车驱动系统的效率,将电池供电电压进行升高供给逆变器,从而降低工作电流减少损耗,这是驱动技术发展的另一方向。本文引入了阻抗源网络,利用在逆变器调制中插入直通矢量实现单级升压,获得集成拓扑中驱动系统运行拓扑结构——单级升压开绕组电机驱动逆变器,用来驱动开绕组感应电机。阻抗源网络是由充电系统中的滤波无源器件和很少的附加器件构成,实现了主要无源器件的功能复用。该驱动拓扑具有单级升压、可靠性高、容错能力强、无死区影响等优点。本文对拓扑结构的工作原理、能量双向流动的工作模式、SVPWM调制策略以及容错重构控制进行了研究。(4)集成化关键技术分析在分别研究了充电运行拓扑和驱动运行拓扑后,本文研究了两者的集成技术,阐述了集成化拓扑的双功能运行要求的参数设计。集成化拓扑采用功能转换开关切换拓扑结构,这使得功率开关回路变得复杂,分布寄生参数对电路工作影响很大,本文研究设计了相应的无源无损吸收电路,有效地解决了拓扑集成的关键问题。分析了吸收电路的工作过程以及参数设计。(5)集成系统参数匹配设计和硬件设计分析本文以大功率的电动公交客车为例,给出了集成化系统中充电与驱动模式的参数匹配设计,进行了系统仿真验证;以DSP数字控制器为核心,设计并搭建了小功率集成系统的实验样机,充电与驱动功能均获得实验验证,为进一步研究与开发打下基础。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 ;无线充电电动汽车[J];发明与革新;2000年10期
2 赵清,徐衍亮,安忠良,许家群,齐瑞贵;电动汽车的发展与环境保护[J];沈阳工业大学学报;2000年05期
3 章超,易家玉;全球电动汽车发展迅猛[J];大众用电;2000年09期
4 章超;开发电动汽车市场前景广阔[J];大众用电;2000年09期
5 ;戴-克公司第四代电动汽车[J];重型汽车;2000年04期
6 ;电动汽车是中国汽车业赶超发达国家的重要切入点[J];电器工业;2001年12期
7 徐新明;环保电动汽车时代谁执牛耳[J];发明与革新;2001年04期
8 焦庆丰;电动汽车前景广阔[J];大众用电;2001年03期
9 刘茂理;云南需要电动汽车[J];云南交通科技;2001年01期
10 丛晓杰;电动汽车:推动世界的绿色动力[J];中国石油;2001年09期
11 豪彦;21世纪世界汽车工业发展趋势(三)——电动汽车[J];汽车与配件;2001年Z1期
12 汤秀 ,刘伟涛;电动汽车技术发展综述[J];城市车辆;2002年05期
13 ;国家电动汽车项目将为北京奥运会提供电动汽车[J];电力需求侧管理;2002年04期
14 晓凡;我国将投资10亿元研制电动汽车[J];机电产品开发与创新;2002年05期
15 马仁洪;电动汽车综合论述[J];客车技术与研究;2002年04期
16 温宗孔;广东省发展电动汽车产业之浅见[J];科技管理研究;2002年01期
17 庾晋 ,白木 ,周洁;实现电动汽车领域的大跨越[J];山东农机;2002年02期
18 郭克君;超大规模集成电路和软件、电动汽车等重大科技专项全面启动[J];电源技术;2002年05期
19 ;法国人把希望寄托在电动汽车上[J];节能与环保;2003年01期
20 古丽萍;前景广阔的电动汽车[J];节能与环保;2003年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 宋翔;;电动汽车是未来的趋势[A];重庆汽车工程学会2008年学术会议论文集[C];2008年
2 贾爱芹;;浅谈电动汽车推广的实现途径[A];第六届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集[C];2009年
3 张梦洁;田令;;电动汽车的发展现状及趋势研究[A];第三届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集[C];2006年
4 伦景光;;电动汽车在中国的发展前景[A];科技进步与学科发展——“科学技术面向新世纪”学术年会论文集[C];1998年
5 张梦洁;田令;;电动汽车的发展现状及趋势研究[A];第三届河南省汽车工程科技学术研讨会暨2006年省汽学会理事会议资料[C];2006年
6 张炳力;赵韩;;贯彻“汽车新政”加快安徽电动汽车工业的发展[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
7 张杰;;电动汽车发展需要更多“绿灯”[A];西南汽车信息:2013年第7期(总第328期)[C];2013年
8 姚勇;刘林生;顾健辉;陈林;李科江;赵晓;;电动汽车发展对配电网的影响及对策[A];2013年中国电机工程学会年会论文集[C];2013年
9 蒋惠琴;欧万彬;鲍健强;叶瑞克;;电动汽车:引领城市低碳交通的未来[A];生态城市建设与生态危机管理——中国未来研究会2010年学术年会论文集[C];2010年
10 李晓勤;鲁植雄;逄小凤;;浅述电动汽车的研究现状与发展趋势[A];江苏省汽车工程学会第九届学术年会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 胡超;电动汽车无线供电电磁耦合机构能效特性及优化方法研究[D];重庆大学;2015年
2 张虹;考虑电动汽车聚合站的主动配电网动态优化调度[D];华北电力大学;2015年
3 刘瑜俊;电动汽车储能特性及其配置方法研究[D];东南大学;2015年
4 强浩;计及无线充电的电动汽车对电网的影响研究[D];东南大学;2015年
5 刘哲;电力系统概率风险评估研究及其应用[D];天津大学;2014年
6 宫大庆;电动汽车行业物流资源优化配置的关键问题研究[D];北京交通大学;2015年
7 杨君超;电动汽车项目发展管理及预测研究[D];华北电力大学(北京);2016年
8 饶娆;电动汽车充放电优化及利益链协调研究[D];华北电力大学(北京);2016年
9 毛亮亮;电动汽车永磁同步电机电流分段优化控制策略研究[D];哈尔滨理工大学;2016年
10 刘晓飞;电动汽车V2G系统及充放电控制策略研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 寇凌峰;电动汽车大规模接入对电网的影响分析[D];华北电力大学(北京);2011年
2 黄润;电动汽车入网对电网负荷影响的研究[D];上海交通大学;2012年
3 杨俊秋;电动汽车充放电容量预测及控制策略的优化研究[D];北京交通大学;2012年
4 薛红红;电动汽车与电网互动技术之协调充电策略探究[D];华中师范大学;2012年
5 许恬;我国当前电动汽车潜在消费者的识别与消费行为研究[D];武汉理工大学;2012年
6 唐升卫;电动汽车有序充电研究[D];湖南大学;2012年
7 王传能;电动汽车换电站优化规划研究[D];华北电力大学;2012年
8 张晨曦;电动汽车入网技术及社会综合效益研究[D];浙江大学;2013年
9 何清晨;适用于城市通勤的个人电动汽车设计与研究[D];清华大学;2012年
10 张敏;计及规模化电动汽车充放电负荷的配电网效能分析[D];华北电力大学;2013年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者陈兴安;电动汽车引领奥运时尚[N];中国经营报;2002年
2 贾俊国;公司推动电动汽车发展试点实施方案座谈会在上海召开[N];国家电网报;2007年
3 孙逢春;助推电动汽车发展意义重大[N];国家电网报;2007年
4 本报记者 葛胜征;奥运会 世博会重点采购电动汽车[N];政府采购信息报;2007年
5 本报记者 刘辉李层;发展电动汽车 国网抢得先机[N];中国电力报;2007年
6 记者 张静;电动汽车产业发展论坛召开[N];经济日报;2009年
7 孙萌萌;工信部召集各方落实电动汽车政策[N];人民政协报;2009年
8 本报实习记者 杨冬;电动汽车能否顺利驶入“产业化时代”[N];中国知识产权报;2009年
9 柯芸;应加快建立电动汽车研发支撑体系[N];中国高新技术产业导报;2008年
10 本报记者 张凤宇;电动汽车中国汽车业的新机遇[N];中国信息报;2001年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978