电动汽车的无线充电控制策略研究

随着大量电动汽车并网充电,有必要对电动汽车进行能量管理以实现电动汽车有序充电,从而保证电网安全。电动汽车的无线充电基于耦合磁场传输电能,具有便携性、美观性等特点,存在着广阔的应用前景。本文聚焦于电动汽车无线充电的控制策略,仅通过控制无线充电系统的原边相位,以实现电动汽车充电功率的灵活调节。本文研制了实验样机,实验结果验证了本文所提无线充电控制策略的有效性。     

电动汽车无线充电系统实现软开关的参数优化设计方法

通过补偿元件的参数优化设计,实现电动汽车无线充电系统中逆变器零电压开通,有效提高了系统效率。分析双LCC补偿拓扑中各补偿元件参数调整对系统输入阻抗角和输出电流的影响,给补偿元件的参数优化设计提供依据。在不同输出电压和耦合系数的条件下,分析优化元件参数与软开关实现条件之间的定量关系,并据此进行具体参数设计。3.3kW无线充电系统样机验证了参数优化设计方案的有效性。实验结果表明,优化系统始终能够实现软开关,额定功率下效率达95.2%,输出电压和耦合系数均降低一半时,效率仍高于93%。     

半桥变流器的软开关控制策略研究

在中小功率场合，半桥拓扑因为其简单性而受到广泛应用。软开关技术可以降低开关损耗，提高效率和功率密度。该文总结和归纳了软开关半桥电路的4种控制策略，提出了其中的一种新型的控制策略。对4种控制策略进行了综合比较，为具体应用场合选择提供了依据。研制了一台48V输入、1V/30A输出、开关频率为230kHz的DC/DC变流器样机用来验证提出的新型软开关半桥控制策略，其满载效率在80%以上。实验结果表明，提出的新型软开关控制策略具有较高的工程应用价值。     

电动汽车无线充电的启动阶段控制策略

针对电动汽车无线充电系统启动充电时会出现过流的异常情况,为实现系统正常启动充电,文中提出了一种新的启动阶段控制策略。该策略首先基于LC补偿结构的数学模型,分析系统在自谐振频率偏移、位置偏移及电池等效电阻变化情况下出现的过流问题;分析了系统工作频率与逆变器输出相角的关系,并基于MATLAB数值仿真得到系统的最佳工作频率范围与初始启动电压,进而设计了启动过程的PID控制器。该控制器在保证系统实现零电压切换的同时还能抑制系统启动阶段过流。开发了实验室原型机系统,并通过在一组72 V的铅酸蓄电池上的充电实验,验证了所设计控制策略的可用性及优越性。     

无通讯模块无线充电系统的控制策略研究

基于副边控制无线充电系统,提出了原副边无通信模块的无线充电系统的控制策略。首先,对串联谐振无线充电系统工作稳定性进行分析,得到为保证稳定工作副边需控制输出电压,文中采用半控整流电路通过调整占空比控制输出电压。进一步分析得出系统在负载降低与副边升高输出电压两种情况下,由于无法达到预期的输出电压值,导致负载无法正常工作。通过在原边引入对负载与副边半控整流电路开关占空比估计的方法,实现在原副边无通讯模块下,原边针对变化情况同步调整输入电压,使系统能够满足输出条件。最后,在MATLAB中对控制策略进行仿真验证。     

ZVT软开关三相PWM逆变器控制策略研究

探讨了一种交流谐振环节软开关逆变器的电路拓扑及其控制方法,在该拓扑下采用SAPWM调制的软开关实现策略,正负斜率交替的锯齿载波将所有功率开关器件的开通动作集在锯齿载波的垂直沿处,有利于软开关动作的实现.详细分析了该ZVT软开关拓扑的动作模式,建立了实现软开关动作的控制方法,并对系统进行了数字仿真.仿真结果表明采用该控制方法能实现逆变器功率开关器件的零电压软开关动作.     

车载充电PWM软开关DC-DC变换器研究综述

作为车载充电机的关键部分,DC-DC变换器直接影响其运行效率,近年来,众多学者围绕PWM软开关DC-DC变换器开展研究并已取得可供借鉴的研究成果,旨在实现DC-DC变换器在整个充电过程中的高效运行。针对车载充电系统,首先指出DC-DC变换器设计要求,并分析传统原边移相控制全桥DC-DC变换器固有的不足,再从主电路拓扑、驱动方式和控制策略三个方面,详述车载充电机中PWM软开关DC-DC变换器研究进展。最后,剖析现有PWM软开关DC-DC变换器技术方案的优势与不足,并指出未来工作方向以实现DC-DC变换器系统效率全面提升。     

基于恒流源充电软开关型高压直流电源的研究

在开关频率小于1/2谐振频率的情况下,串联谐振变换器具有对小电容负载进行"等台阶"恒流线性充电和软开关特性。推导并分析了串联谐振变换器在一个工作周期内的6种工作模式及每种模式下的谐振电感电流和谐振电容电压公式。利用全桥串联谐振变换器对倍压整流器进行类似"均充"恒流充电,结合脉幅调制(Pulse Amplitude Modulation,简称PAM)和脉频调制(Pulse Frequence Modulation,简称PFM)控制方式,研制了一台软开关型高压直流电源。电源的设计过程和测试结果分析表明,该电源满足了软开关和恒流源充电的要求。最后提出一种采用多模块串联叠加技术来提高功率的改进方案。     

SLR式软开关充电电源的设计

设计了一种以串联负载谐振变换器为主电路拓扑的充电电源,介绍了串联负载谐振变换器的工作原理和软开关特性。分析了在电池负载条件下电路的电流特性,设计了控制电路,通过定脉宽调频控制实现对负载的恒流充电。针对输出电流纹波较大的问题,设计了电源模块交错并联的解决方法,仿真验证了该方法的可行性。研制了一台电源模块样机,实验结果表明...     

电动汽车充电负荷预测及有序充电控制策略研究

电动汽车充电负荷控制较复杂,需要构建严格的控制策略,使其能够顺利完成充电过程,提高车辆运行的平稳性。基于此,先从需求建模、负荷预测、负荷计算三个方面对电动汽车充电负荷预测方法进行分析;再从有序充电系统、通信控制方案、控制算法分析等方面对有序充电控制策略进行研究,确保控制过程能够有序开展,保障电动汽车具有良好的负荷状态。     

多包络线谐振软开关逆变器控制策略

为了满足光伏微型逆变器高功率密度、高性能、低总谐波畸变率(total harmonic distortion,THD)的要求,文中基于临界电流模式提出一种多包络线谐振软开关逆变器控制策略,通过进行开关管的分时控制达到平衡电感电流上升下降时间的目的,从而缓解过零点畸变。随后,详细介绍多包络线谐振软开关逆变器控制策略的工作模态,并从软开关、开关频率、开关管损耗与逆变效率、过零点畸变程度等方面与传统临界电流模式进行对比分析。为验证控制策略的有效性,文中基于PSIM搭建了500 W谐振软开关单相全桥逆变器进行开环仿真验证。仿真结果表明,与传统的单极性临界电流模式相比,多包络线临界电流模式可以有效优化过零点问题,能够滤除谐波、降低THD,并且实现零电流开关(zero current switch,ZCS)和全部开关管的零电压开关(zero voltage switch,ZVS)。     

高频高压脉冲电源充电软开关技术

提出了一种用于高频高压脉冲电源充电系统中的软开关技术。该技术利用L-C谐振原理,使开关管在零电流下关断来降低关断损耗,无需附加有源辅助开关和谐振网络,使开关管能可靠运行在高频状态,避免了在高频高压脉冲电源充电过程中出现的半导体开关器件过流、过压问题。实验结果表明,软开关技术能使整个电路高效、可靠运行,并且能在较宽的负载范围内实现软开关充电,结构简单,容易控制,对高频脉冲电源的高频化具有指导意义。     

一种BUCK变换器的软开关控制策略

本文对零电压准方波Buck变换器的工作原理、软开关条件进行了深入的分析,提出一种新型的控制策略,通过检测辅助开关管漏源电流控制辅助开关管的关断时刻,由输出电感的正向电流控制主开关管的关断时刻,在所设定的死区时间内使主开关管和辅助开关管能在较宽的输出电压和负载电流变化范围内实现零电压软开关.制作了一台150 W的实验样机...     

多发射端无线充电网络的电压控制策略

针对多发射端无线充电网络的电源管理问题,提出适用于任意数量发射端和接收负载的电压控制策略,使给定充电区域中任意位置的负载有最佳充电效率.首先建立磁耦合谐振式 MIMOＧWPT系统的等效电路模型并推导功率方程,再结合电路和发射功率约束建立以发射电压为优化变量的接收功率最大化模型,借助复数分解、搜索迭代、凸优化处理等方法求解得到最优电压激励,最后以０．４８m×０．４８m 区域内的四发射端网络为例,利用 HFSS和 MATＧLAB软件联合仿真验证策略的有效性.仿真结果表明,该策略可使位于任意子区域的负载充电效率均保持在５０％以上,显著降低了接收端位置偏移对传输性能的影响,同时适用于多负载充电场合。     

电动汽车动态无线充电关键技术研究进展

电动汽车动态无线充电技术在静态无线充电技术逐渐趋于成熟的情况下渐渐成为静态无线充电技术的重要补充及未来发展方向。文中对国内外学者及研究机构对动态无线充电技术的研究进展做了详细综述,对其未来发展面临的关键技术问题及瓶颈进行了详细分析,主要包括耦合机构、控制策略、电磁兼容等方面,并介绍了针对动态无线充电技术瓶颈问题的前期研究工作。     

动态无线充电沙盘模拟系统设计

为研究电动汽车动态无线充电,设计了DSP控制的全数字动态无线充电沙盘模拟系统。采用非对称式的耦合结构和分段式的供电方式,利用发射线圈反馈电流和PI算法进行自适应移相调节,通过ZigBee模块进行PC机与主控电路的信息交互,实现了小汽车安全、稳定的动态无线充电,效率在80%以上。     

一种新型自然软开关变流器控制策略

为了满足电力用户以及电力生产厂家的需求,笔者以拓展三相逆变器"自然软开关动作"状态为出发点,提出了一种可升压自然软开关变流技术控制机理。采用该技术的新型三相逆变器由于电路结构简单,控制方便可靠,因而能方便地作为电力有源滤波器的逆变器用于谐波补偿。主要研究了一种新型逆变器拓扑和新型自然软开关变流技术特性,通过对主电路的分析,导出了新型AC/DC/AC变换器拓扑采用了空间电压矢量法,结合所提出拓扑的特点,重点介绍如何采用锯齿载波空间矢量脉宽调制法来实现数字控制。最后进行了仿真实验验证了该变流控制技术的正确性和可行性。     

基于智能软开关的交直流主动配电网优化控制策略研究

交直流主动配电网符合未来智能电网的发展要求,智能软开关(SOP)是一种可以灵活控制系统功率的电力电子装置,可以有效应对分布式电源接入时的电网波动。首先构建了交直流主动配电网的网架结构,详细分析了背靠背电压源型SOP的控制策略。针对分布式电源大量接入带来的系统损耗增加和节点电压越限等问题,提出了一种基于SOP的交直流主动配电网优化控制策略,该策略以改善功率损耗、调节电压越限为优化目标构建数学模型,采用了改进遗传算法进行求解。最后,通过仿真算例验证了所构建的配电网模型和提出的优化控制策略的有效性。     

软开关PWM三电平直流变换器的控制策略

系统地提出PWM三电平直流变换器的一族共九种控制方式，根据一对开关管中两只开关管的关断情况，将这九种控制方式归纳出两类开关切换方式。引入超前管和滞后管的概念，提出它们实现软开关的方式，然后将软开关PWM三电平直流变换器归纳为零电压开关和零电压/零电流开关两类，并分别指出适合它们的控制策略。提出在零状态电流复位的方法，并提出几种零电压/零电流开关的电路拓扑。     

动力电池均衡充电控制策略研究

针对动力电池组在使用过程中,由于单体电池的性能差异会在充放电过程中不断增大,最终导致电池组性能急剧下降和循环寿命缩短的问题,分析动力电池组均衡充电控制系统的电路模型,研究电池组快速充电的方法,提出一种能够消除单体电池性能差异对动力电池组循环寿命影响的均衡充电控制策略.该控制策略根据电池组中单体电池的不同状态,通过均衡电路微调单体电池的充电电流,从而实现电池组的快速均衡充电.在72V/120AH铅酸蓄电池组上进行对比充电测试,实验结果证明了该控制策略的有效性.