关键词：电动汽车;;双向DC/DC变换器;;交错并联;;双闭环控制;;模糊PI控制
摘 要：随着国民经济快速发展,汽车已经成为人们日常出行最主要的交通工具。然而汽车数量爆发式增长所带来的能源危机和环境污染问题也日益严重。在可持续发展政策鼓励下,电动汽车行业得以飞速发展。为了改善电动汽车工作性能,提高蓄电池寿命,大功率直流变换器被引入进来。本文针对加装超级电容的电动汽车辅助储能系统,采用两相交错并联双向DC/DC变换器作为拓扑结构,并研究了不同控制策略对双向DC/DC变换器的影响。首先,根据电动汽车设计要求,通过对比选择了电压电流应力较小的双向半桥DC/DC变换器。为了提升变换器的功率等级、减小输出纹波,采用多重化并联技术,将两个双向半桥并联起来组成两相交错并联双向DC/DC变换器。针对电动汽车频繁启动、制动,加速、减速的工况,对变换器工作在不同模式下的工作原理进行了分析并对主电路的器件参数进行了设计。其次,通过状态空间平均法分别建立其相应模式下的数学模型,并为此设计了电压电流双闭环控制器,通过MATLAB绘制补偿前后的系统幅频与相频特性曲线可知,补偿后的相位裕度足够大,可以保障系统稳定工作,控制器设计合理。但是传统的控制策略有其不足,所以紧接着对传统PI控制器进行改进设计。使用模糊控制与传统PI控制技术相结合的方法,分别取其所长,设计了一个模糊PI控制器,然后在MATLAB/SIMULINK环境下进行仿真,通过传统PI控制策略和模糊PI控制策略下波形对比从而验证模糊PI控制响应速度更快、超调量更小,因此模糊PI控制策略更适合电动汽车这种非线性环境。最后,选用TI公司的数字信号处理器TMS320F28335为控制电路的核心,对硬件电路中的隔离驱动电路、采样电路、保护电路与辅助电源电路进行了设计,而软件部分的设计主要包含主程序流程图、子程序流程图以及模糊PI控制子程序流程图。
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