基于DSP的电动汽车双向DC/DC变换器的研究

【摘要】随着能源短缺和环境污染等问题的日益突出,电动汽车以其在技术、环保和节能等方面的巨大优势引起了人们的广泛关注。双向DC/DC变换器是电动汽车不可缺少的组成部分,在电动汽车中扮演着至关重要的角色——能量双向传递和稳定电压,它可以优化电动机控制、提高电动汽车整体效率并改善其性能,因此,开发—种高效率、高功率密度的电动汽车双向DC/DC变换器具有重大意义。本文所研究的双向DC/DC变换器从拓扑结构上解决了开关器件的软开关问题,提高了变换器的效率。在单相半桥双向DC/DC变换器上引入多相交错并联技术和电感磁耦合技术,构成了一种基于耦合电感的四相交错双向DC/DC变换器,它能够实现开关管的ZVS,开关管电流应力低,电流纹波小,同时具有良好的稳态性能和动态性能,非常适合于电动汽车的应用场合。首先,本文在简要阐述双向DC/DC变换器的研究现状和发展趋势的基础上,详细分析了基于耦合电感的四相交错双向DC/DC变换器的工作原理(包括拓扑结构、工作模式、工作原理以及ZVS软开关实现),建立了两种耦合电感结构的磁路模型并详细推导了其耦合系数表达式。其次,根据课题要求确定了双向DC/DC变换器的技术参数,设计了高压侧400V、低压侧250V的16kW变换器主电路(包括耦合电感、功率MOSFET、缓冲电容和输入输出滤波电容的设计)。然后,根据数字化控制系统对微处理器的性能要求,选择了DSPTMS320F28035作为控制核心,并详细设计了双向DC/DC变换器的控制电路(包括驱动电路、采样调理电路、保护电路和辅助电源电路的设计)和软件系统(包括ADC程序、PWM程序和数字PID控制器的设计)。最后,使用仿真软件Saber建立了该双向DC/DC变换器的仿真模型,并搭建了一台16kW的实验样机。仿真和实验结果验证了基于耦合电感的四相交错双向DC/DC变换器理论分析和样机设计的正确性和可行性。
【作者】谢海兵；
【导师】李志忠；
【作者基本信息】广东工业大学，电力电子与电力传动，2014，硕士
【关键词】双向DC/DC变换器；耦合电感；高效率；ZVS；DSP；

【参考文献】
[1]李中.以集成应用促信息化发展,以网络安全保信息化成功[J].数字化工,2004,07:4-9.
[2]史建宜.基于PKI的信息安全交换套件研究与应用[D].北方工业大学,计算机软件与理论,2014,硕士.
[3]周宇峰.西方写实绘画中的观看模式初探[D].江西师范大学,美术学,2004,硕士.
[4]戴春雷.二尖瓣成形术同期行三尖瓣成形术治疗轻度功能性三尖瓣反流的疗效分析[D].苏州大学,胸心外科,2014,硕士.
[5]谭延强.完善黑龙江省农业信息服务体系的对策研究[D].东北农业大学,农业推广（专业学位）,2013,硕士.
[6]张宏性.关于我国民族统计几个基本理论问题的思考[J].统计研究,2003,02:11-15.
[7]李洋.开放档案集成服务实现研究[D].吉林大学,档案学,2014,硕士.
[8]徐泰山,彭慧敏,苏寅生,刘洪涛,马明,姚海成.基于并行模式的关联输电断面极限功率计算[J].电力系统自动化,2012,07:66-70.
[9]杨安坤.微纳CT系统扫描方法研究[D].重庆大学,控制科学与工程,2014,硕士.
[10]但汉雷.大肠癌高危人群临床信息挖掘与组织微阵列研究[D].中国人民解放军第一军医大学,2003.
[11]桑莹莹.来华留学生汉语称呼语习得分析[D].安徽大学,汉语国际教育,2014,硕士.
[12]程辉.基于LabVIEW的一个材料电性能参数测试系统开发[D].内蒙古科技大学,冶金工程,2014,硕士.
[13]谢洪明,张霞蓉,程聪,陈盈.网络关系强度、企业学习能力对技术创新的影响研究[J].科研管理,2012,02:55-62.
[14]毛珺琳.中国内地漫画改编电视剧研究[D].中国艺术研究院,广播电视艺术学,2012,硕士.
[15]洪贵生.首钢二高炉技术改造中采用了先进适用的自动化技术[J].冶金自动化,1982,02:1-4.
[16]李华.高速列车受电弓双摆模型及非线性动力学特性分析[D].天津大学,一般力学与力学基础,2013,硕士.
[17]饶文星.可视化多语言目录检索平台研究[D].广西民族大学,图书馆学,2013,硕士.
[18]陈醒醒.北京DF家具公司营销策略研究[D].河北工业大学,工商管理,2013,硕士.
[19]程晓林.基于RFID技术的易逝品库存协同优化研究[D].北京物资学院,管理与科学工程,2014,硕士.
[20]类延涛.《易传》道论研究[D].山东师范大学,中国哲学,2013,硕士.
[21]周国良.可进化的入侵检测系统的模糊分类器研究[J].计算机工程与应用,2004,30:157-159.
[22]罗成芳.黔中布依族民间舞蹈研究[D].贵州民族大学,民族学,2013,硕士.
[23]刘鲁红,刘力强,胡亚军.信息抽取技术在数字图书馆中的应用研究[J].情报理论与实践,2005,03:321-324.
[24]薛隆海.飞行汽车前悬架建模与动态仿真[D].中北大学,车辆工程,2014,硕士.
[25]甘智华,吴镁,朱佳凯,王龙一,宋豫京,孙潇,赵胜颖.电阻阵列冷却用脉管制冷机研制[J].低温工程,2015,01:1-7+28.
[26]成竞.基于CFD的居民小区流场与空气污染数值模拟[D].复旦大学,环境工程,2012,硕士.
[27]胡敏灿.20世纪80、90年代新泽西城市企业区探析[D].厦门大学,世界史,2014,硕士.
[28]李凯,张晓东.青藏铁路信号信息化系统建设方案初探[J].中国铁路.2003(05)
[29]谭赟.聚丙烯激光透射焊接工艺研究[D].华中科技大学,材料工程,2013,硕士.
[30]刘江.数字原住民网络潜水动因实证研究[D].南京大学,情报学,2013,硕士.
[31]刘秋锦.车用红外夜视系统研究[D].燕山大学,车辆工程,2014,硕士.
[32]马飞.螺旋桨空化及噪声性能研究[D].哈尔滨工业大学,船舶与海洋工程,2014,硕士.
[33]陈浩杰.周期阻尼薄板结构声辐射特性研究[D].湖北工业大学,机械制造及自动化,2013,硕士.
[34]吴晓波,马如飞.国外战略性特许加盟理论研究及其启示[J].山西财经大学学报,2005,06:80-84.
[35]杨华.“师生互动、有趣、高效”：中职公共基础课课堂教学管理的实践研究[D].鲁东大学,教育管理（专业学位）,2013,硕士.
[36]关萌.476例乳腺癌患者辅助治疗的回顾性分析[D].吉林大学,临床医学,2014,硕士.
[37]杨刚.小城镇游憩绿地体系构建研究[D].华中农业大学,园林植物与观赏园艺,2013,硕士.
[38]庄新田,王健.基于过度自信的资本市场多期最优激励契约研究[J].控制与决策,2007,03:294-298+303.
[39]陈军.基于ARM-Linux的嵌入式产品平台构建[D].浙江大学,2004.
[40]侯正巍.杭州经济技术开发区产业创新发展模式研究[D].浙江工业大学,2012.
[41]刘兆祯.中国金融资产结构研究（2001-2010）[D].江西农业大学,政治经济学,2011,硕士.
[42]吴琼.电针合穴、俞募穴对功能性便秘患者治疗作用的比较研究[D].广州中医药大学,针灸推拿学,2013,硕士.
[43]陈远驰.中学数学反思性教学研究[D].华中师范大学,教育管理,2012,硕士.
[44]凌昌伟.营销终端人员的管理研究[D].中南大学,工商管理,2004,硕士.
[45]刘体哲.区域产学研合作创新效率对产业升级的影响研究[D].浙江大学,2013.
[46]金玲,陈华英,邓宏康,杨永强,刘渊.石墨烯材料检测技术的研究[J].标准科学,2014,12:52-54+60.
[47]夏竹,刘超颖,魏文博,任敦占,郎克让,陈耿毅,王玉柱.地震道时间域频率属性特征和地层层序划分[J].石油地球物理勘探,2005,05:78-88+144+18.
[48]罗仕鉴,龚蓉蓉,朱上上.面向用户体验的手持移动设备软件界面设计[J].计算机辅助设计与图形学学报,2010,06:1033-1041.
[49]杜艳生.应用伪随机码的超声波测距系统[D].太原理工大学,控制理论与控制工程,2004,硕士.
[50]马琼.大连市初中生学业不良调查研究[D].黑龙江大学,教育管理,2013,硕士.