【正文】 電阻特性運(yùn)行 C)純電容特性運(yùn)行 D)負(fù)電阻特性運(yùn)行E一交流電網(wǎng)電動(dòng)勢(shì)矢量 V一交流側(cè)電壓矢量VL交流側(cè)電感電壓矢量 I一交流側(cè)電流矢量對(duì)PWM整流器在四個(gè)特殊點(diǎn)間的運(yùn)行規(guī)律詳細(xì)分析如下: ，PWM整流器運(yùn)行于整流狀態(tài)。如不變，則也不變，V的運(yùn)行軌跡便成了以為半徑的圓。為簡化分析，忽略PWM的諧波分量，只考慮基波，穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)。由式()可知:模型電路的的交，直流兩側(cè)相互制約。 忽略功率開關(guān)管橋路的損耗， （31）式中: V , I 一交流側(cè)電壓、電流。直流網(wǎng)絡(luò)可以等效為負(fù)載電阻RL和負(fù)載電動(dòng)勢(shì)eL串聯(lián)。PWM變流器模型電路由主要由三部分構(gòu)成: 交流網(wǎng)絡(luò)、橋式功率開關(guān)管電路以及直流網(wǎng)絡(luò)。首先通過PWM整流器的模型電路來闡述其基本原理。本章給出了三相電壓型PWM整流器的基本原理及建模仿真。并采用饋能放電，將蓄電池電能回饋到電網(wǎng)，節(jié)省電能。 圖213 GNL模型 本章首先從鋰電池工作原理及內(nèi)部結(jié)構(gòu)敘述，詳細(xì)介紹了充電方法、理論依據(jù)及影響快速充電的極化現(xiàn)象，然后通過幾款常用電池模型的分析，表明電池特性在整個(gè)系統(tǒng)中的重要性，最后得出GNL模型是最適合作為鋰電池組的模擬模型。RS自放電/過充電電阻。R1, C1分別為電化學(xué)極化電阻和電容。 GNL模型 如圖213，R0歐姆電阻。C1為負(fù)載電流的時(shí)間積分變化關(guān)系。R2極化電阻。其次電池參數(shù)難確定，直接影響模型建立，為此，本模型實(shí)際應(yīng)用較少。 該模型雖能很好的展示電池動(dòng)靜態(tài)特性，卻為一階系統(tǒng)，而電池是個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，所以要提高系統(tǒng)的階數(shù)，得到更準(zhǔn)確的電池特性，隨之而來的便是設(shè)計(jì)的難度變大。 如圖211，由兩個(gè)部分組成:一由R3(電解質(zhì)溶液反應(yīng)的內(nèi)阻)、R2(歐姆內(nèi)阻)和與之并聯(lián)的C2電容、Rl(能量損失的電阻)和與之并聯(lián)的Cl電容組成。C極化電容，與R2組成回路，用以描述電池特性。R1歐姆內(nèi)阻。電池極化和歐姆內(nèi)阻等效成內(nèi)阻R，直接通過充電時(shí)，端電壓和電流比值獲得，該模型既未考慮R其實(shí)是隨著電池SOC、電流和溫度等因素而變，也未涉及電池內(nèi)部動(dòng)態(tài)特性，即該模型只適用仿真電路，不適合電動(dòng)汽車。下面介紹了幾款電池等效模型如下所示。 在充電時(shí)，電池其實(shí)是充電器上的一個(gè)負(fù)載，但它既不是阻性負(fù)載，也不是感性或容性負(fù)載，而是個(gè)時(shí)變、動(dòng)態(tài)負(fù)載，充放電特性復(fù)雜，建立準(zhǔn)確的電池等效模型成為整車仿真的主要難點(diǎn)之一。充電電流越高，電化學(xué)反應(yīng)越激烈，濃差極化就越明顯，妨礙電池充電。電化學(xué)反應(yīng)速度遠(yuǎn)不及電子運(yùn)動(dòng)速度，造成正負(fù)極板上積聚的電荷量差距越來越大，電化學(xué)極化也逐漸明顯，阻礙電池充電。充電電流越大，溫升越高，析氣越多，嚴(yán)重影響著電池的容量和使用壽命。整個(gè)過程，歐姆極化變化最小，濃差極化變化最快，電化學(xué)極化介于兩者間。中期三者公共參與。電池的極化可分為歐姆極化、電化學(xué)極化、濃差極化三種，各個(gè)極化響應(yīng)速度不同。 該充電方式是集常規(guī)充電和脈沖充電優(yōu)點(diǎn)于一身，可消減極化和析氣現(xiàn)象，提高充電速度，延長電池周期，使用更安全、更貼切用戶使用標(biāo)準(zhǔn)。改為脈沖充電，充電時(shí)間越來越短，停充時(shí)間越來越長，即脈沖周期越來越長，占空比越來越長。該法不能消除電池極化，充電效果不理想。若能達(dá)到，直接用較大的恒流速率(1C)快速充電，此時(shí)，電池容量約為50%80%，在充電全過程中，該階段充電速度最快，大概半小時(shí)。先用C/15速率對(duì)電池涓充。主要有常規(guī)和脈沖快速充電。當(dāng)電池的端電壓達(dá)到一定的電壓后，保持此電壓不變，轉(zhuǎn)入第二階段的充電，當(dāng)充電電流下降到一定值后，繼續(xù)維持恒壓充電大約一小時(shí)即可停止充電，該法節(jié)能，充電徹底，是目前常用充電法。 在充電的整個(gè)過程中，分兩個(gè)階段。但一直大電流充電，電池內(nèi)部會(huì)因溫升過高，造成極板上的活性物質(zhì)大量脫落和彎曲，電池容量也會(huì)急速下降，造成電池提前報(bào)廢，該法使用較少。（a）恒流充電 （b）恒壓充電 （c）壓限流充電 圖25 如圖25（a），充電時(shí)，電池電壓不斷升高，電流不斷下降，為了保持電流不變，要不斷升高電源電壓，這對(duì)充電裝置的自動(dòng)調(diào)節(jié)度就高。電池是它的核心，而充電方法則是核心中的重點(diǎn)，選擇正確的充電方法對(duì)于電動(dòng)汽車來說是非常重要。蓄電池大電流充電時(shí)，可適當(dāng)?shù)募尤敕聪蛩矔r(shí)大電流放電，消除極化，使電池的充電接受能力恢復(fù)到原來狀態(tài)，減少充電時(shí)間。 Ct一各放電量總和。和放電電流Id對(duì)數(shù)成正比，有: （27）將式(25 )帶入式( 27 )得: （28）式中:k一計(jì)算常數(shù)。和放電容量C的平方根成反比，有: （24） 蓄電池開始充電時(shí)，接受的電流為: （25）聯(lián)立式(24)和(25)得: （26）式中:K一放電電流常數(shù)由放電電流大小決定。 圖23 圖24 如圖24，電池在充電過程中，適當(dāng)?shù)膶?duì)其大電流放電或停充，可加快充電速度、提高充電效率、消除極化現(xiàn)象等。如圖23，充電時(shí)，任何超過充電接受曲線的電流，不僅不能提高充電效率，反而會(huì)增加析氣量和極化現(xiàn)象。圖22為蘇州星恒電源有限公司生產(chǎn)的XHlOAh型鏗離子電池組，在不同倍率下的充放電特性曲線圖。 5)外殼:鋼殼、鋁殼、鍍鎳鐵殼、鋁塑膜等。3)隔膜材料:是聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜或由兩者組成的復(fù)合膜，通鋰離子 阻電子。2)負(fù)極材料:活性物質(zhì)由人造石墨或近似于石墨結(jié)構(gòu)的碳。鋰電池充放電的化學(xué)反應(yīng)公式:正極反應(yīng) （21)負(fù)極反應(yīng): （22 )電池充電的總反應(yīng): （23）鋰電池放電則是逆反應(yīng)。放電時(shí)，則是相反過程。鋰電池的種類雖多，工作原理卻均相似。(5) 最后建立了充放電機(jī)的matlab仿真模型，對(duì)充電系統(tǒng)及其控制策略進(jìn)行驗(yàn)證分析。確定整流逆變器的拓?fù)潆娐愤x型，然后分析三相全橋PWM整流器的工作原理，并對(duì)三相PWM整流器建立數(shù)學(xué)模型，總結(jié)電壓型PWM整流器的控制方式，重點(diǎn)分析充電樁整流器所采用的空間矢量(SVPWM)控制方法。然后闡述了電動(dòng)汽車的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顟B(tài)，最后給出了系統(tǒng)的主要方案框圖。本課題主要研究純電動(dòng)汽車蓄電池的充電系統(tǒng)，基于V2G技術(shù)充電裝置即結(jié)合三相電壓型PWM整流器和DC/DC變換器，實(shí)現(xiàn)可逆充放電，低諧波污染、提高網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)、避免能量浪費(fèi)。 圖11 可逆PWM整流部分選用的是三相電壓型PWM整流器，即可作電動(dòng)汽車的充電電源，又可作電動(dòng)汽車的放電負(fù)載，且在電池的充放電過程中，可實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)，電能雙向流動(dòng)，低諧波污染等。 如圖11它是基于V2G技術(shù)的整體充電框圖，主要包括PWM整流部分、DC/DC充放電部分及電池組。我國2012年前陸續(xù)建設(shè)了包括36200個(gè)快速充電樁和7400個(gè)慢速充電樁，充電樁加快發(fā)展。北京交通大學(xué)研發(fā)的30kw大功率單體充電機(jī)，比較有代表性，該技術(shù)較為成熟，可三臺(tái)并用，其輸出電壓為可調(diào)300V500V，并可選擇多種充電模式。為加快電動(dòng)汽車推廣的進(jìn)程，在地方政府的大力支持下，我國各地紛紛建立了電動(dòng)車充電站。2009年12月底，深圳兩座電動(dòng)汽車充電站，134個(gè)充電樁正式投入使用，這是由南方電網(wǎng)在深圳投資建設(shè)的首批充電設(shè)施。不得不提的是，2008年北京奧運(yùn)村運(yùn)行的純電動(dòng)公交車，該公交車的充電控制系統(tǒng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，其能源補(bǔ)給的方式是快速更換充電電池。 由于技術(shù)發(fā)展的限制，我國進(jìn)入電動(dòng)汽車充電技術(shù)的研究領(lǐng)域晚于國外，但是近年來得益于相關(guān)的扶持政策，以及高校、科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)在相關(guān)領(lǐng)域的合作，目前電動(dòng)汽車充電技術(shù)己取得了一定的突破，電動(dòng)汽車充電設(shè)施建設(shè)也呈現(xiàn)良好發(fā)展勢(shì)頭?？诒镜男履茉雌囈惨恢碧幱谑澜珙I(lǐng)先水平，東京電力公司己宣布其成功研發(fā)出大型快速充電器，該充電器大大縮短了充電時(shí)間，這對(duì)口本電動(dòng)汽車普及提供了較大的可能性。法國政府協(xié)同EDF(法國電力)公司，并與PSA公司、Renault(雷諾)汽車公司等多家公司合作，開發(fā)電動(dòng)汽車。②現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)總線技術(shù)，如CAN, RS485, LIN總線的發(fā)展使得監(jiān)控系統(tǒng)的通信手段多樣化、高速化、安全化。所以本課題所研制的電動(dòng)汽車充電樁作為充電基礎(chǔ)設(shè)施的一部分對(duì)于推進(jìn)電動(dòng)汽車的普及具有重要的意義。 (5)2012年《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012一2020年)》，積 極推進(jìn)充電設(shè)施建設(shè)，因地制宜建設(shè)電動(dòng)汽車充電樁設(shè)施。 (3)2009年1月“十城千輛節(jié)能與新能源汽車示范推廣應(yīng)用工程”，對(duì)試 點(diǎn)城市新能源汽車補(bǔ)貼，促進(jìn)試點(diǎn)城市充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。 (1)2001年“十五”863計(jì)劃電動(dòng)汽車重大科技專項(xiàng)[3]。與傳統(tǒng)的充電站相比，電動(dòng)汽車充電樁占地面積很少，路邊只需要1平方的空地就能建設(shè)一個(gè)充電樁，成本很低，很適合在城市中的超市、停車場(chǎng)、住宅小區(qū)等車輛密集停放的區(qū)域建設(shè)。 要真正實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車的大面積普及和使用，我國還有很長的路要走，要解決的問題還有很多。我國目前己經(jīng)是世界第一的汽車產(chǎn)銷國，今后一端時(shí)間內(nèi)汽車需求量仍將繼續(xù)保持增長的勢(shì)頭，由此帶來的能源問題將更加嚴(yán)重，汽車產(chǎn)業(yè)急需升級(jí)和轉(zhuǎn)型來應(yīng)對(duì)此問題?，F(xiàn)在越來越多的人擁有家用汽車，可以預(yù)見在將來人們對(duì)石油資源的需求將會(huì)越來越大。 PFCIV第一章緒論 隨著不可再生能源的不斷消耗，即將到來的能源危機(jī)迫使各國更加重視新能源的開發(fā)。 Bidirectional halfbridge converter。空間矢量控制。關(guān)鍵詞:PWM變流器。 搭建了實(shí)驗(yàn)仿真系統(tǒng)，對(duì)控制策略進(jìn)行驗(yàn)證。其次建立電動(dòng)汽車充電裝置仿真模型，對(duì)蓄電池充電、放電做了仿真研究。 本文首先詳細(xì)介紹了電動(dòng)汽車充電樁技術(shù)，并對(duì)其功能做了詳細(xì)的分析，根據(jù)電動(dòng)汽車充電站的特殊要求，選擇了電動(dòng)汽車充電裝置的主電路拓?fù)洹? 通過仿真研究，以雙向半橋DC/DC變換器為基礎(chǔ)，研究一種基于DC/DC變換器的電動(dòng)汽車充電樁的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，同時(shí)，對(duì)雙向DC/DC變換器的控制策略進(jìn)行研究，充電樁的電路結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)合理，工作可靠，性能完全符合設(shè)計(jì)要求。充放電部分采用的是雙向半橋DC/DC變換器，運(yùn)用其獨(dú)特的升降壓功能，自動(dòng)調(diào)節(jié)降壓充電和升壓放電的轉(zhuǎn)換，采用恒流恒壓充電技術(shù)，消除電池的極化現(xiàn)象，縮短充電時(shí)間，延長使用周期。 本課題主要研究純電動(dòng)汽車蓄電池的充電系統(tǒng)，基于V2G技術(shù)充電裝置即結(jié)合三相電壓型PWM整流器和DC/DC變換器，實(shí)現(xiàn)可逆充放電，低諧波污染、提高網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)、避免能量浪費(fèi)。綜合評(píng) 價(jià)評(píng)閱人： 年 月 日3 湘 潭 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)鑒定意見 學(xué)號(hào)： 姓名： 專業(yè)： 自 動(dòng) 化 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說明書） 64 頁 圖 表 張?jiān)O(shè)計(jì)題目： 電動(dòng)汽車充電樁設(shè)計(jì) 內(nèi)容提要： 目前全世界對(duì)電動(dòng)汽車的研究己經(jīng)進(jìn)入白熱化，人們?cè)噲D使其成為21世紀(jì)汽車的發(fā)展主流。能力、綜合歸納資料的能力；；、研究方法和手段的運(yùn)用能力；；。湘潭大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)文檔匯編題 目： 電動(dòng)汽車充電樁設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 興 湘 學(xué) 院 專 業(yè)： 自 動(dòng) 化 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 2016年5月 2目錄一、畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)二、畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告三、畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查及評(píng)語四、學(xué)生答辯記錄表五、文獻(xiàn)翻譯2湘潭大學(xué)興湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 題 目： 電動(dòng)汽車充電樁設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 興 湘 學(xué) 院 專 業(yè)： 自 動(dòng) 化 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)教師：