基于LLC谐振纯电动汽车充电系统的研究

【摘要】：电动汽车行业在我国的迅速发展使得充电桩的研究和建设得到了广泛的关注和支持。充电桩是以功率变换器为核心的完整系统,而功率变换器则以电力电子技术为基础,如今电力电子技术正逐渐向高频化、数字化靠拢。基于此,本文采用LLC谐振变换器作为主电路拓扑,对充电系统的工作电路和控制策略做出详细分析和设计。本文介绍了LLC谐振变换器的原理及工作状态,并利用FHA分析法建立稳态模型得到其增益特性曲线。针对增益特性,本文从参数值影响、阻抗分析及软开关三个方面进行了分析,并由此确定了电路参数。利用扩展描述法进行小信号建模,得出状态方程,为控制策略的设计奠定基础。本文在控制策略上采用数字控制,分别分析了三种控制方案的优劣。传统数字PID控制能够实现谐振电路的稳定闭环控制,但存在明显的超调;双闭环反馈控制则同时对电压电流进行调节,在稳定性和抗干扰性上有了明显改善,但仍存在纹波;对于谐振变换器的强非线性,本文最后提出使用不确定性智能控制,在闭环控制中使用模糊自适应PID,通过对参数不断自我整定来适应LLC的非线性特性。最后本文仿真平台上进行了大量实验,模拟了输入跳变、负载跳变等特殊情况下闭环控制的仿真结果,并验证了提出方案的有效性。 【关键词】：LLC谐振 数字控制 模糊自适应
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM46;U469.72
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 绪论7-16
• 1.1 课题研究背景及意义7-8
• 1.2 国内外现状及研究动态8-10
• 1.2.1 国内外充电系统发展现状8-9
• 1.2.2 国内外技术研究动态9-10
• 1.3 开关电源拓扑10-13
• 1.4 控制策略介绍13-15
• 1.5 本文主要内容15-16
• 第二章 系统设计方案16-22
• 2.1 性能指标参数16
• 2.2 系统主结构16-17
• 2.3 主电路设计17-21
• 2.4 本章小节21-22
• 第三章 LLC谐振变换器工作原理及稳态分析22-30
• 3.1 LLC电路结构22
• 3.2 LLC各模态工作原理22-27
• 3.2.1 fs23-24
• 3.2.2 f=fr时工作模式24-25
• 3.2.3 f>fr时工作模式25-27
• 3.3 LLC谐振变换器的稳态建模27-29
• 3.4 本章小结29-30
• 第四章 闭环控制下增益特性分析及参数设计30-44
• 4.1 增益特性参数分析30-36
• 4.1.1 fn值的影响30-33
• 4.1.2 Q值影响33-35
• 4.1.3 λ值影响35-36
• 4.2 输入阻抗分析36-39
• 4.3 ZVS分析39-41
• 4.4 元件参数设计41-42
• 4.5 仿真结果42-43
• 4.6 本章小节43-44
• 第五章 谐振变换器的小信号建模及其分析44-56
• 5.1 小信号模型的概述和基础分析44-45
• 5.2 扩展描述法小信号建模45-53
• 5.2.1 状态方程设立45-46
• 5.2.2 非线性环节的处理46-47
• 5.2.3 稳态时大信号模型47-49
• 5.2.4 小信号扰动的线性处理及状态方程49-53
• 5.3 仿真分析53-55
• 5.4 本章小节55-56
• 第六章 控制策略及仿真分析56-73
• 6.1 PID控制56-57
• 6.1.1 数字PID控制56-57
• 6.1.2 改进PID控制57
• 6.2 双闭环反馈控制57-59
• 6.3 模糊自适应PID控制59-65
• 6.3.1 模糊控制器60-61
• 6.3.2 模糊自适应PID控制器设计61-65
• 6.4 系统仿真模型65-66
• 6.5 仿真结果分析66-72
• 6.5.1 满载运行仿真分析66-68
• 6.5.2 电压跳变仿真分析68-70
• 6.5.3 负载跳变仿真分析70-72
• 6.6 本章小节72-73
• 第七章 总结及展望73-74
• 7.1 总结73
• 7.2 展望73-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-76

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