混合动力汽车

字数:26499.页数:60  论文编号:TX136

摘    要
面对能源短缺与环境污染，混合动力汽车作为从传统汽车到电动汽车的过渡车型，以其独有的理论可行性和技术优势已经成为全球汽车工业研究和开发的热点。然而，混合动力汽车性能，特别是动力性和经济性的评价与改进，不但需要理论仿真，更需要大量的试验分析。同时，作为混合动力汽车双能源之一的车载电池是混合动力汽车的薄弱环节，串联在一起的各个蓄电池性能的差异直接影响到电池组的性能和混合动力汽车的整体性能。
本论文主要讨论了并联式混合动力汽车电力电子转换系统的设计，因为只进行了仿真分析，所以本文中的蓄电池选择了具有典型特征的铅酸蓄电池进行分析和仿真。论文针对应用于混合动力汽车上的电力电子转换系统的设计问题进行了研究。在参阅国内外相关文献的基础上，论文首先分析了单向DC/DC变换器的拓扑结构，列举了三种不隔离双向DC/DC变换器的拓扑结构，通过对它们的分析、比较，最终决定采用双向半桥变换器作为本次设计的双向DC/DC变换器的拓扑结构。论文中还包括对三相逆变器的设计和分析，比较了各种控制方法，确定了选择使用SPWM波作为控制信号的给定。还包括开关器件的比较，选择使用IGBT作为逆变器的开关器件。论文还根据双向DC/DC变换器和三相逆变器的设计要求，使用仿真软件MATLAB/smiulink建立了双向DC/DC变换器和三相逆变器的仿真模型，仿真结果证明了理论分析和计算的正确性。

关键字：混合动力汽车；DC/DC变换器；三相逆变器；MATLAB仿真
Abstract
Faced to the problem of the energy sources shortness and environment pollution, hybrid electric vehicle, an intergraded-vehicle between custom engine vehicle and electric vehicle, has become hot point of the global automobile industries research and development because of its theoretic feasible and unique technical advantages. However, evaluating and improving HEV performances, especially dynamic and economical performance, not only needs theoretic simulation but also needs vast test datum analyzing. And vehicle battery, as one of the two HEV energy sources, is always the feeble section of the HEV, because performance difference of the each battery module in series directly affects the whole performance of the battery group and HEV.
This text focus on the parallel hybrid electric vehicle power conversion electronics system design, because only the simulation analysis, the paper battery in the choice of the characteristics of a typical lead-acid batteries for analysis and simulation, Text used in hybrid vehicles for the electronic power conversion system design problems were studied. The topologies of single directional DC/DC converter are analyzed at the first part of this thesis, and three topologies of non-isolated bidirectional DC/DC converter are listed. Through detailed analysis and compare of these four topologies, the topology of the bidirectional Half-Bridge Converter is selected as the topology of bidirectional DC/DC converter. This text also include three-phase inverter on the design and analysis, compared the various control methods to determine the choice of SPWM wave as the control signals given. Also includes switching device comparison and choice, as a final option of using IGBT inverter switching devices. Papers also under bi-directional DC/DC converter and the three-phase inverter design requirements, the use of simulation software MATLAB/ simulink the establishment of a bi-directional DC/DC converter and the three-phase inverter simulation model simulation results show that the theoretical analysis and Calculation is correct.

Keywords: hybrid electric vehicle; DC/DC Converter; three-phase inverter; MATLAB/simulink
目    录
摘   要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1 混合动力汽车的发展 1
1.1.1 混合动力汽车的工作原理 1
1.1.2 混合动力汽车的结构 1
1.2 电力电子技术的发展 2
1.2.1 电力电子器件的发展 3
1.2.2 电力电子变换器的发展 4
1.2.3 PWM技术的发展 4
1.3 双向DC/DC变换器在混合动力汽车上的应用 6
1.3.1 双向DC/DC变换器的优点 6
1.3.2 双向DC/DC变换器在混合动力汽车中的应用 7
1.4 现代逆变技术的概述 10
1.4.1 现代逆变技术的概念 10
1.4.2 现代逆变技术的分类 10
1.4.3 现代逆变系统基本结构 11
第2章 蓄电池充放电装置 14
2.1 铅酸蓄电池的简介 14
2.1.1 电池的分类 14
2.1.2 铅酸蓄电池的简介 14
2.1.3 铅酸蓄电池在混合动力汽车中的应用 15
2.2 充电技术的国内外发展现状和难点 16
2.2.1 充电技术的发展过程及国内外现状分析 16
2.2.2 充电技术的难点 18
2.3 铅酸蓄电池充电机理的研究 19
2.3.1 铅酸蓄电池的工作原理 19
2.3.2 铅酸蓄电池的充电特性 20
2.4 铅酸蓄电池的选择 21
第3章 DC/DC变换器的设计 23
3.1 DC/DC变换器的分类 23
3.2 双向DC/DC变换器电路拓扑结构 23
3.2.1 单向DC/DC变换器的拓扑结构 23
3.2.2 双向DC/DC变换器的拓扑结构 25
3.2.3 双向DC/DC变换器的工作原理 26
3.3 双向DC/DC变换器模型参数的确定 29
3.3.1 双向半桥变换器拓扑结构的分析 30
3.3.2 双向半桥变换器电路参数的设计 32
3.4 双向DC/DC变换器的仿真分析 34
3.4.1 MATLAB/Simulink软件的简介 34
3.4.2 仿真模型的建立 35
3.4.3 仿真参数的设置 36
3.4.4 仿真试验结果及其分析 37
第4章 逆变器的设计与调试 43
4.1 三相电压型逆变器的工作原理 43
4.2 三相电压型PWM逆变器调制方法的研究 43
4.2.1 PWM控制的基本原理 43
4.2.2 PWM的生成方法 44
4.2.3 SPWM信号的产生 44
4.2.4 SPWM控制信号的实现方式 45
4.3 开关器件IGBT的结构和特性 47
4.3.1 IGBT的主要参数及其定额选择 47
4.4 逆变器的仿真分析 48
4.4.1 逆变器接到三相阻感负载上 48
4.4.2 逆变器接到110V电机上 50
第5章 结论 53
参考文献 54
致    谢 56