5kW混合动力汽车用双向DC/DC变换器设计

混合动力汽车采用内燃机和动力电池两种动力源,动力电池辅助内燃机输出牵引功率并回收刹车减速时的再生制动能量,使得混合动力汽车在燃油经济性与尾气排放特性上具有显著优势。双向DC/DC变换器作为应用于混合动力汽车中电力电子控制单元,可实现电能的双向流动。本文对混合动力汽车用双向DC/DC变换器模式切换与控制进行了研究。 本文首先介绍了混合动力汽车用双向DC/DC变换器研究现状与模式切换研究现状。根据混合动力汽车用双向DC/DC变换器输入、输出电压等技术指标,本文采用双向Buck/Boost变换器。分析了双向Buck/Boost变换器对应混合动力汽车不同运行状态下的工作模式,并阐述了变换器在各模式下的工作原理。进而完成了主电路参数设计以及保护逻辑设计。 然后针对双向Buck/Boost变换器不同的工作模式,分析并确立了相应的控制目标以满足混合动力汽车的应用需求,建立了相应模式下的小信号动态模型,并详细给出了对应控制器参数的设计方法,以改善系统性能。在理论设计的基础上,对混合动力汽车用双向Buck/Boost变换器各工作模式下的稳态性能与动态性能进行了实验验证。 最后分析并确立了混合动力汽车用双向Buck/Boost变换器不同工作模式之间的切换策略,搭建了一台5kW的混合动力汽车用双向Buck/Boost变换器实验平台以及用于模拟上位机的人机交互界面,并在该实验平台上进行了单一模式切换与总模式切换的实验验证。