储能式电动汽车充电桩的充放电控制系统研究

随着环境和能源问题的日益严峻,电动汽车和新能源发电应运而生。电动汽车以节能、环保、高效的优势成为现代汽车工业发展的主要方向之一,但其随机充电行为对电网造成影响。新能源发电也逐渐成为减少环境污染、满足负荷增长、提高能源综合效率及供电可靠性的有效途径,但其具有很强的间歇性。而储能技术具有削峰填谷、平滑负荷、改善电网特性的功能,可弥补电动汽车充电和新能源发电中的不足。因此,将储能技术与充电装置相结合,构建储能式电动汽车充电桩对电动车的推广应用具有重要意义。本文在蓄电池充放电效率测试系统的基础上,针对储能式充电桩的充放电控制系统进行了研究,设计了一套基于DSP的模拟实验系统,实现交流电网、储能电池、电动车电池间的功率转换和状态监测。论文的主要工作可总结如下：(1)储能式充电桩的可行性分析研究了传统充电桩的工作原理、蓄电池的充放电控制方式和容量检测等理论,分析并总结了其存在的主要问题。并对本文的储能式充电桩的储能容量配置和运行模式进行了分析,归纳出其优缺点。在此基础上,结合传统充电桩的技术现状,给出模拟实验系统的设计指标和总体设计方案。(2)功率转换系统的分析分析总结供电方式和DC/DC变换器的各种拓扑结构的优缺点,选择直流母线供电方式、单相不可控整流、Buck变换器、双向半桥型DC/DC变换器作为系统的变流结构,并利用状态空间平均法建立了Buck和Boost变换器的动态模型；最后通过Matlab仿真验证了Buck和Boost变换器的闭环工作原理,为系统的调试提供了理论依据。(3)硬件设计根据系统的设计指标和总体设计方案,完成了功率转换系统和控制系统的硬件电路设计。选用DSP TMS320F28335微处理器作为主控单元,设计了最小系统、功率转换系统、驱动电路、采集电路、内阻检测电路、通讯电路和辅助电源电路。(4)软件设计与实验测试在CCS5.2软件开发环境下,完成了系统的C语言程序设计,主要包括主程序、中断服务、充放电、通讯和PI控制器等子程序。在完成软、硬件设计和实现的基础上,对模拟实验系统进行了测试,分析了内阻测量模块的准确性和系统的关键波形；并结合上位机存储的数据,对电池的充放电特性和效率进行了分析。实验结果表明,本系统达到了最初的设计目标,能够实现对电池的充放电和状态监测功能。