利用模拟电机进行充电汽车充电仿真.docx

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1、目录摘要I1关键词：I1AbstractIIIKeyWords：I11第一章弓I言-1-第二章充电汽车充电系统的整体结构-3-2.1系统主回路-3-2.1.1探究DC/DC电路-3-2.1.2探究AC/DC电路-10-2.1.3探究PWM控制技术-13-2.1.4探究同步电机原理-14-2.2系统的工作原理-15-第三章数学模型分析-16-3.1单辆电动汽车充电电池特性模型建立-16-3.2同步电机模型建立-16-3.3根据电网频率和电压的功率调节数学模型-17-3.3.1有功调节数学模型建立-17-3.3.2无功调节数学模型建立-17-第四章仿真软件介绍-19-4.1MAT1AB介绍-19-

2、4.2SimU1ink介绍-19-第五章仿真结果分析-20-第六章总结-23-致谢-24-参考文献-24-利用模拟电机进行充电汽车充电仿真摘要随着空气质量的进一步恶化，充电型汽车越来越受到人们关注，由于充电技术的局限性，大多数充电汽车主要采用的是慢充，或者公共交通采用的换电池，然后进行集中充电，为了更加的普及充电汽车应用，应该研究充电汽车的快充技术。本文针对在原有的慢充基础上，对电流的脉冲进行了控制，采用正负脉冲交替输入，以来提高电机充电电流，利用虚拟电机模拟充电汽车的非车载的充电电机，利用MAT1AB进行仿真，来验证结果的正确性。最终达到O.15s电流能达到100,0.18s电压达到400V

3、0为了响应政府进行环保发展的要求，我们应该从造成污染最严重之一的机动车入手，即倡导电动车的使用，但是大多数人因为电动车充电速度太慢而拒绝更换电动车，所以快充技术的研发势在必行，只有快充技术得到提高，电动车才有可能广泛的进入百姓家中，从而改善环境。使得电动汽车应用前景明朗。关键词:快充，谐波抑制，虚拟电机，MAT1ABSimu1ationofchargingcarchargingwithasimu1atedmotorAbstractWiththefurtherdeteriorationoftheairqua1ity,chargingtypeautomobi1eismoreandmoreatten

4、tionbypeop1e,duetothe1imitationsofthechargingtechno1ogy,main1yusedinmostofthechargingcariss1owcharge,ortakingpub1ictransportationtorep1acethebattery,andthenconcentratedcharging,inordertomorepopu1archargingautomotiveapp1icationsshou1dbechargingcaroffastchargetechno1ogy.Sincetheintheorigina1s1owchargi

5、ngonthebasis,thecurrentpu1secontro1,withpositiveornegativepu1sesa1ternateinput,improvethechargingcurrentofthemotor,themotorvirtua1simu1ationofvehic1echargingusingthenonvehic1echargingmotor,usingMAT1ABsimu1ation,toverifythecorrectness.Fina11yreachedthe0.15scurrentcanreach0.18s,IOOAvo1tagereached400V.

6、Inresponsetotherequirementsofthedeve1opmentofenvironmenta1protection,weshou1dfromthecauseofmotorvehic1epo11utionisthemostseriousoneof,name1yadvocatee1ectricvehic1esfortheuseof,butmostpeop1ebecausethee1ectriccarchargingspeedtoos1owrefusedtorep1acee1ectricvehic1e,sofastchargetechno1ogyresearchanddeve1

7、opmentpotentia1tobe,on1ythefastchargingtechno1ogyisimproved,thee1ectriccariswide1yintopeop1eshomesin,therebyimprovingtheenvironment.Makingtheapp1icationofe1ectricvehic1ebrightprospects.KeyWords：Fastcharge,harmonicsuppression,virtua1machine,MAT1ABIV第一章引言随着空气质量的严重恶化，世界用车人数逐年上升，人口平均尾气排放进一步上升，纯电池电动汽车逐渐受

8、到各国的青睐，纯电池电动汽车将会在各个城市逐步展开使用，充电汽车的充电设备与技术，只有快充技术得到提高，电动车才有可能广泛的进入百姓家中，从而改善环境。充电汽车在城市内，高速路上随处可见，因此，为了加快电动汽车的商业化，产业化发展，必须舍弃现在基于慢充的充电设备与服务，因此，快速充电技术的研究将是未来充电汽车产业发展最有影响力的。首先基于充电技术的研究，文献1对充电模式进行讨论，分析了各个充电模式的优缺点及其适应环境。研究了各个模式下所需要的设备，建设方案，建设规模。文献2致力于降低充电成本，基于机组组合的模式下，提出了电动汽车最优充电模型，该模型基于机组燃料成本特性提出了基于边际成本的近似求

9、解算法，进而提出了较低成本的充电模式。文献3对集中充电模式进行了比较，分别从用户使用，车辆运行，电池维护，电网影响，商业运营，站点建设七个角度分析，提出现有条件以下，采用集中充电+换电池模式为佳。其次基于快充的充电站的研发，文献4依据马斯三定律提出了正负脉冲快速充电技术，给出充电站的主电路和控制方法，电路具有电路简单，工作可靠等特点，文献5研制出大功率直流电能表设备检定装置，对直流电能表的工作特点设计，选用实时脉冲周期比较法，数字采集法进行采集卡采集，利用模拟数据软件平台进行数字处理。最后，逐步将充电汽车接入电网，相当于无数个分布电源，文献6研究了充电汽车站对输电网，配电网，谐波的影响，以及谐

10、波污染的研究方法。文献7利用模拟同步机的方法，研究交流接口输出，直流接口输出俩种模式下，电机的运行状态，及其对电网的影响。针对目前的充电技术，慢充比较好的技术是：通过JFnO6型调节器或者电脑控制发动机调节器进行PWM+DCDC转换器交流变直流转换，达到输出电流为220V/40A,每小时充电8.8kwh,可行驶4050公里，从没电到充满需要10小时。在慢充的情况下，假设充电都是在18时到20时陆续开始充电，导致配电网的负荷增加，尤其是晚上21时，会造成配电网“峰上加峰”的线下，导致配电网调峰难度加大，还导致发电机组和电网运行效率下降。快充主要是在慢充的基础上增加IGBT控制正负脉冲及其间歇时间

11、，控制电池的极化问题，提高充电电流。第二章充电汽车充电系统的整体结构本文提供了一套在原有慢充的基础上，对系统输出的电流进行，脉冲变换，改变电流单一流向，使得电流正负变换流，来提高系统可以承受的最大电流，并且DC/DC电路采用降压直流斩波电路，控制简单，直流端输出给电机，可以提高输出的电流的幅值，从而达到快充的效果。提高充电速度。2.1系统主回路以下是系统设计的主回路。高频隔离二整流电路示波器电网PCC=)N-NDC/DCZZ电机示波器DC/DC电机示波器图2.1(1)系统主回路图2.1.1研究DC/DC电路DC/DC电路也叫直流斩波电路(DCehoPPer),准确的说，就是将一个幅值固定的直流

12、变成另一个幅值的直流，还可以变成一个可调节的直流，这里指的直流变直流，是直接对给定的直流电路进行斩波处理，得到另外一种直流，不包括直流一一交流一一直流的情况。常用的直流斩波电路为以下六种类型：1 .降压斩波电路降压斩波电路(BUCkChOPPer)的工作原理如图所示:图2.1.1(1)(a)降压斩波电路原理图(b)电流连续时的波形(c)电流断续时的波形根据图2-1-1(Ia)电路图可以得到，全控性器件V,可以用IGBT组成，起到一个开关的作用，在总时间开始时，控制IGBT导通，即图中的V导通，给定的电源向电动机充电，二极管VD处于截至状态，在这个时间段，电动机的电流随时间变化的曲线如图2-1-

13、1(Ib),即电流呈指数型上升。在开始时，控制IGBT关断，由于电感的性质，相当于一个电源，电流不会立即减为0,如图2-1-1(Ib)所示，电流随着时间呈指数下降。电流通过二极管，形成回路。这就是一个周期内，电路状况和电流状况。当一个周期结束，再次重复上述步骤，使得系统一个周期内，起始电流大小相同。根据以上的过程2-1-1(Ic)所示。负载电压的平均值为Ua=-iE=-E=aE%+叨T(2-1)式中，0为V导通的时间；*为V关断的时间；T为开关周期；。为导通占空比，简称占空比或导通比。根据上式可知，输出到负载的电压平均值U。是a倍的电源电压E(即给定的电压)并且可以得到a取值范围为01,所以得

14、到口小于等于给定电压E,所以称这个DC/DC直流斩波电路为降压斩波电路。通过上式，负载的电压与电源E成正比关系，与交流变压器相似，可以将降压斩波电路看作一个直流变压器。负载电流平均值为1=UEmR(2-2)如果负载所连接的电感值较小,则在V关断后,到了G时刻，如图2T-1(Ic)所示,当负载的电流值减少为零的时候，电感足够长时间进行放电，则电流就会出现断流的现象，由波形可以得出，负载电压。平均值就会增大，但是为了系统的稳定，不希望会系统出现断流的情况，所以设计降压斩波电路时，要设计足够大的电感。2 .升压斩波电路升压斩波电路的基本原理升压斩波电路(BoostChopper)的原理图及工作波形如

15、图2.1.1(2)所示。该电路中V也是使用一个全控型器件,也可以用IGBT组成。b)图2.11(2)(a)升压斩波电路图(b)升波斩压电路工作波形与降压电路相同，升压电路中的1也必须很大，用于续留。的也必须很大，这样才能保证，充电的/为固定的，负载所得到的电压Uo也为固定的。并且这里的全控器件V通向做软开关，同样以IGBT为例，在开始时，控制IGBT导通，器件V相当于一根导线，将它所并联的部分短路，电源开始向电感充电，电感开始蓄能，在这段时间内，电感储蓄的能力为日人”，在t嫄开始时，控制IGBT关断，相当于V所在支路断路，二极管处于导通状态，E即直流的给定值和1都向C进行充电，并为负载提供电能，在这段时间内，1放出的能量为(S-EMO。当这个电路工作在稳定状态时，在一个周期T中，电感1吸收的能量和释放的能量是相等的，因此可以得到以下式子：E1IfOn=(S-E)，%(2-3)化简得U,Jt逝e=1etofftoff(2-4)其中，式子(2-4)中易得的即负载所得到电压U。是大于给定的直流电压值E的值，所以称这个DC