混合动力客车大功率双向DC-DC变换器研究

由于石油资源走向枯竭而造成的能源危机以及汽油、柴油发动机汽车所排放的废气对大气环境造成的污染日益严重,混合动力客车做为一种新型绿色能源交通工具,在近年来受到了广泛的关注。与普通汽车相比,混合动力客车具有双能量源核心,其中蓄电池能源在电动和制动两种情况下应具有相应的为电机供电以及回收能量工作模式,而蓄电池能源系统两种工作模式的实时切换,正是混合动力客车实现节能减排的技术关键。 本文首先分析了混合动力客车独特的应用领域和环境要求,并据此分析比较了多种常见的双向DC-DC变换器性能,进而确定了以双向半桥式Buck/Boost变换拓扑作为本课题的研究对象,并根据混合动力客车的一些相关工作参数设计了双向DC-DC变换器功率器件的参数。 为了实现能源的双向流动,并保证电机母线工作电压的稳定,本文采用了同步互补Buck/Boost控制方法,并在TL494的基础上,通过分析计算确定了双向DC-DC变换系统的控制电路,而同时采用2ED300C17-S智能驱动模块作为IGBT开关管的驱动电路。 利用单片机芯片实现了双向DC-DC变换系统与上位机之间的基于J1939协议的通信,实现了对双向DC-DC变换系统各项数据的实时监测,并在通信程序中设计故障保护模块。 在理论分析的基础上,采用软件仿真的方法首先验证了双向DC-DC变换系统对母线电压的稳定控制能力,并在仿真的基础上,建立了大功率的实验平台并进行了测试,该系统可以满足大功率环境的工作要求,且控制时间短,能量转换效率较高。