電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)-在線瀏覽
2024-08-10 07:59本頁(yè)面
【正文】 嵌入式MATLAB ( Embedded MATLAB )、Simulink、RTW (RTW EmbeddedCoder)、Embedded IDE Link和TargetSupportPackage以及開發(fā)DSP應(yīng)用程序的集成開發(fā)環(huán)境(如用于TI的Code Composer Studio集成開發(fā)環(huán)境)構(gòu)建的DSP軟件系統(tǒng)綜合開發(fā)平臺(tái),采用基于模型的嵌入式應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)理念,包括算法設(shè)計(jì)及仿真、代碼及項(xiàng)目生成、代碼驗(yàn)證以及在線調(diào)試等在內(nèi)的系統(tǒng)研發(fā)任務(wù)可以一氣呵成,極其便于DSP嵌入式軟件開發(fā)。系統(tǒng)框圖如圖1所示：圖1電動(dòng)汽車光伏車載充電總成系統(tǒng)動(dòng)力電池組由16節(jié)磷酸鐵鋰電池串聯(lián)而成，（電機(jī)控制器的欠壓保護(hù)動(dòng)作值）。光伏電池模塊：根據(jù)車頂尺寸選用GSM75規(guī)格的兩塊光伏電池，其在1000W/m2強(qiáng)度的太陽光照下：，額定功率為75W。在光照較弱時(shí)升壓比也不會(huì)超過3，故選擇BOOST升壓直流變換器作為主電路，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)換效率高上網(wǎng)本，由于不支持CAN總線，所以使用了一個(gè)USBCAN總線適配器。該系統(tǒng)是基于LABVIEW平臺(tái)開發(fā)的。該充電控制策略綜合了恒流充電快速、及時(shí)補(bǔ)償磷酸鐵鋰動(dòng)力電池電量、恒壓充電能夠控制過充電以及在浮充狀態(tài)保持電池100%電量的優(yōu)點(diǎn)。采用非最大功率跟蹤算法（PI調(diào)節(jié)器）恒壓充電。充電控制策略流程圖如圖2所示。把中值濾波和平均值濾波結(jié)合起來，構(gòu)成防脈沖干擾的平均值濾波，對(duì)緩變過程的脈沖干擾有良好的復(fù)合濾波效果。單節(jié)電池電壓通過CAN通迅網(wǎng)絡(luò)獲取，每節(jié)電池中裝有一個(gè)電池信息檢測(cè)系統(tǒng)，將檢測(cè)到的電池電壓等信息通過CAN總線發(fā)送到總控制器單元。4. 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)并制作一個(gè)光伏電池充電裝置，輸出電壓范圍為40V60V；能夠跟蹤光伏電池最大輸出功率，誤差小于5%；變換器效率達(dá)到85%；能夠輸出穩(wěn)定的電壓和電流，波動(dòng)幅度小于5%；能夠檢測(cè)電池組的充電電壓和電流，誤差小于5%；具有防止電池組過充電功能和過流保護(hù)。圖4電動(dòng)汽車用光伏車載充電工作原理圖硬件設(shè)計(jì)主要展開了以下研究：1) 變換器主電路參數(shù)的設(shè)計(jì)與器件選型。合理布局PCB，減小信號(hào)受到的電磁干擾，保證開關(guān)器件準(zhǔn)確的開斷使其穩(wěn)定運(yùn)行而不被燒壞，延長(zhǎng)使用壽命。由于變換器的輸入或輸出電流是斷續(xù)的脈沖電流，而光伏電池的輸出電流為連續(xù)值，為了增加光伏電池的利用率，需設(shè)置輸入濾波器；為了達(dá)到恒壓充電的目標(biāo)，在輸出端也需設(shè)置濾波器。3) 變換器輸出電流、電壓檢測(cè)。設(shè)計(jì)準(zhǔn)確的檢測(cè)電路，使檢測(cè)值的誤差小于5%，并用高精度的電壓、電流表校正。當(dāng)開關(guān)器件導(dǎo)通，二極管反向截止，電源向儲(chǔ)能電感L1充電，圖5 BOOST變換器電路結(jié)構(gòu)流過電感L1的電流增加，電容C2儲(chǔ)存的能量向負(fù)載供電。穩(wěn)態(tài)時(shí)，若儲(chǔ)能電感L1足夠大，則輸入電流Iin變化很小，可視為恒定值；若輸出濾波電容C2足夠大，則輸出電壓UO和輸出電流IO的變化也很小，也可視為恒定值。若直接將圖3所示的BOOST變換器的負(fù)載電阻RL改為磷酸鐵鋰電池組，則輸送到電池組中的電流，在Saber仿真軟件中的仿真結(jié)果為圖6中的點(diǎn)畫線所示，其脈動(dòng)幅值很大，濾波電容C2沒有起到濾波的作用。本文對(duì)其進(jìn)行了簡(jiǎn)單的改進(jìn)，在電池濾波電容C2的后面再串聯(lián)一個(gè)電感值較小的平波電感L2，來濾除輸出電流的尖峰。經(jīng)Saber軟件仿真，改進(jìn)后的充電電流如圖6中的實(shí)線所示，其波動(dòng)幅度較小，近似為直線。變換器的最大輸出功率Pmax為150W，最大輸入電壓Uinmax為40V，最大輸出電壓Uomax為60V，額定工作時(shí)輸入電壓為35V，留一定裕量取MOSFET的額定電壓為100V，流過MOSFET的電流有效值為： ()為了提高變換器的轉(zhuǎn)換效率，降低MOSFET的功耗和利于其散熱，使逆變器額定工作時(shí)MOSFET的功耗小于1W。由于線路中漏感的存在，主開關(guān)管Q關(guān)斷時(shí)，漏感和主開關(guān)管的結(jié)電容會(huì)在開關(guān)管上引起很高的電壓尖峰，惡劣情況下會(huì)擊穿開關(guān)管。緩沖電路中箝位二極管選用FR306，箝位電容C3選用100V/100nF的無感電容，功率電阻R1用10Ω/2W。 儲(chǔ)能電感的參數(shù)設(shè)計(jì)由BOOST變換器的工作原理知，當(dāng)儲(chǔ)能電感電流連續(xù)時(shí)，其升壓比為1/(1D)，若儲(chǔ)能電感電流斷續(xù)，BOOST電路的升壓比即失去控制，為了保證光伏電池的輸出功率只有額定功率的10%，且電池組接近充滿的情況下，變換器能夠正常工作，儲(chǔ)能電感值需滿足： ()經(jīng)計(jì)算。查閱相關(guān)文獻(xiàn)，、繞線為AWG18，繞制匝數(shù)為53匝，℃。輸出電流io的仿真結(jié)果如圖10所示，滿足設(shè)計(jì)要求。為此，設(shè)計(jì)了一個(gè)輸入電壓在+40V~+60V之間、輸出電壓為+15V的單端反激變換器穩(wěn)壓源作為系統(tǒng)主電源。為使額定工作時(shí)的占空比為1/3，取原副邊匝比為：N1=N2=5/3。變壓器參數(shù)設(shè)計(jì)選取EI21型鐵氧體磁芯，原邊繞組
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