设计高性能、高效混合动力电动汽车的电源转换器

r . Santhos kumar1 M.Murugesan2

PG学生(PSE),部门EEE, V.S.B.工程学院,Karur Tamilnadu、印度1
助理教授,EEE称,V.S.B.工程学院,Karur, Tamilnadu、印度2

文摘

本文两个直流-直流转换器设计用于混合动力电动汽车系统(戊肝病毒)为了提高整体性能的电动马达的运行状况和充电控制器存储元素(电池)。这两个转换器称为前端变换器(FEC)和屁股转换器(REC)。第一次作为一个电池充电控制器,后一个工作为了提高电动汽车的运行状态。零电压开关(ZVS)是实现前端变换器降低功率器件的开关切换损失。此外,前端变换器实现统一附近通过额外的辅助电路功率因数。另一方面,屁股转换器工作在这样一种方式,它连接混合动力车能源存储元素运动单位根据它的运行性能。简单地说,屁股转换器连接电池时电机功率密度要求是李,但它连接超电容器在高功率密度的要求。本文模拟的用户友好工具MATLAB / Simulink 2010。

关键字

混合动力电动汽车、电池、超电容前端变换器,屁股转换器,ZVS,功率因数,MATLAB / Simulink仿真。

介绍

电动汽车正变得越来越重要,因为它们不仅减少噪音和污染,也可以用它们来减少运输对石油的依赖,提供比石油燃料产生其他的力量。赫斯的基本思想是将超级电容(加州大学)或燃料电池(FC)或电池达到一个更好的整体性能。这是因为,与电池相比,超级电容功率密度高,但较低的能量密度。同样的燃料电池有一个可控的输出功率,而电池确实有固定燃料材料。这种组合本质上提供更好的性能相比,使用他们的孤独。赫斯的设计提出了一些配置,从简单到复杂的电路。传统的积极方法使用一个或多个全尺寸直流/直流转换器接口直流环节的能源存储设备。在这种情况下,全尺寸指的是事实,即直流/直流转换器形式的唯一路径的能量流设备。

LITEARTURE调查:电动汽车还可以用来减少碳排放。零释放二氧化碳的生产要求,电动汽车的能量是由非矿物燃料资源如核、燃料、化学能量(电池)和可再生能源[1],[2]。一般电动汽车只取决于一个主要来源(电池)。这样,基于电池ESS有几个挑战提供动力寻找更多的解决方案。在电池储能系统技术,电池需要足够高的功率密度达到峰值功率需求。尽管电池具有更高的功率密度,他们通常定价更高的比能量密度较低[3]。一个典型的解决这个问题是增加电池的大小。然而,这也会造成成本的增加。进一步需要瞬时功率输入和输出通常发现电池遭受频繁的充放电操作,这对电池寿命有不利影响[6],[7]。对于这样的系统,很难有一个额外的能量存储系统或一个缓冲处理冲击电流更健壮。 Hybrid electric vehicles have had major focus in recent years and they have made leaps and bounds in development [5].

通过本文,提出了一种新的直流-直流转换器系统混合动力电动汽车(hev)为了提高整体性能的储能电池和超级电容器等元素(加州大学)。与传统的直流-直流变换器相比,提出的一个是小得多的工作作为一个控制电路选择能量储存元素应该在戊肝病毒供电,电动马达。提出直流-直流转换器工作在这样一种方式,它与电机直接连接电池时更少的电力需求状况虽然与电动机连接UC高峰电力需求操作条件(因为加州大学比电池具有更高的功率密度)。除此之外,提出了直流-直流转换器作为缓冲电路,有效地防止电池频繁指控戊肝病毒的再生的操作模式。此功能确保增加电池的寿命。

该系统将详细介绍和验证。本文提出了如下。第二部分介绍了一般介绍混合动力电动汽车系统和前端变换器的细节,屁股变换器拓扑。第三部分论述了该转换器的控制技术和操作模式。第四部分集中在MATLAB仿真结果的结论,这是V节。

二世。混合动力电动汽车系统的概述

全电动汽车是由电力驱动,与一个大型的、可充电电池、电动机、控制器发送电力马达驱动的油门踏板,和充电系统。这些部件的电动汽车取代内燃发动机,油箱,燃油管路,和排气系统在传统的汽车,而IC引擎的核心传统车辆的操作;的是可充电电池是电动汽车的操作中心。

表1比较了不同组合的混合动力电动汽车系统列表及其应用。仍然有很多技术是不断上升的全球消除缺点在混合动力电动汽车的存储系统。

答:前端变换器拓扑

摘要小说交叉促进PFC变换器提出了实现软开关变换器主开关。这个充电控制器由交叉提高变换器及其辅助变换器。交叉提升转换器有两个提升阶段工作的180度的阶段。该变换器实现软开关通过一个简单的被动辅助电路放置在两个阶段之间的交叉提高转换器。这种辅助电路能提供无功电流的输出电容的充电和放电提高mosfet和保证ZVS。因为没有额外的半进行辅助电路中使用口服补液盐,效率高和可靠性是该系统的主要优点。此外,该转换器能够优化所需的无功电流,实现软开关根据负载条件和输入电压。因此,辅助电路造成的传导损失最小化基于操作条件。

提高PFC变换器开关损失的主要来源是很难MOSFET的刺激和增加二极管的反向恢复期间断开通常发生在现有主动夹变换器技术的方法。为了消除切换损失MOSFET-based提高PFC变换器,提出了不同的辅助电路。

图1显示了一个混合动力电动汽车系统的框图。混合动力车使用两个或两个以上的不同的能量储存元素(如电池、超级电容、燃料电池和光伏电池。每个元素都有自己的优缺点

图2显示了前端变换器电路图表。这个转换器完全4场效电晶体两个工作是提高转炉,剩下的是辅助开关来提高功率因数

b .屁股变换器拓扑

在使用最广泛的传统赫斯设计,电池是直接连接到直流环节而半桥变换器放置在加州大学银行和直流环节。然而,为了利用功率密度加州大学的优势,半桥变换器的功率必须匹配加州大学。在大多数情况下,半桥变换器的很大一部分成本。虽然这个设计解决问题的峰值功率的要求,电池仍然遭受频繁的充放电操作。解决上面提到的这些问题,提出了一种新的赫斯。除了提出屁股转换器是用来解决以下问题发现在传统转换器。

一个¯·之间充当一个可控开关电池和超级电容器。

一个¯·防止电池的频繁充电/放电循环。

一个¯·快速设计与MOSFET开关操作。

一个¯·能改善电动汽车运行状态通过适当选择能源存储元素。

三世。转换器的设计和控制技术

本文设计的两个转换器拓扑即选举委员会和矩形

这两个转换器设计并独立运营。

一个¯·前端变换器工作只有在待机模式

一个¯·屁股转换器只能在车辆运行模式

屁股的完整电路图转换器在fig. 3号

答:前端变换器的设计

提出了系统的开关频率是由以下Eqn设计。没有1

一个¯·选择最小开关频率,这对应于输入电流的峰值。

一个¯·计算辅助电感的值。

一个¯·选择死亡时间,以便有足够的时间完全场效应管的输出电容的充电和放电

一个¯·设计辅助电感器有足够的精力能够中和谷提高电感电流和输出电容充放电的mosfet

一个¯·设计足够的死亡时间提供足够的时间输出电容的充电和放电。

b .屁股转换器的设计

在设计电池/ UC赫斯,电压的选择策略是密切相关的特点,所使用的电池和UCs。高电压的能量存储设备能力提出了更高的要求细胞平衡电路。这是因为细胞失衡与细胞的数量呈现指数级增长。减少平衡需求的一个方法是使用较低的电池性能变化(容量、内阻、自放电率)。然而,匹配性能本质上是达成的自行车一批大细胞和寻找相似的细胞,可以组合在一起。因此,根据电池的特点和加州大学的细胞,一个电压需要权衡存储元素。

拓扑的赫斯明显取决于电压策略选择在下面的讨论中,V UC, V棉絮,和直流V的电压是指加州银行,电池组的电压和直流环节的电压。如果(VUC < V =垫伏直流电),这表明电池直接连接到直流环节和加州大学连接到直流链接通过一个双向DC / DC变换器。这个电压策略的优点是能够使用的整个范围的加州大学较低电压UC银行是必要的。

屁股转换器工作如下。

一个¯·在高加速度模式条件下,我。e电动马达需要高功率时,它将超电容器连接到电动机终端设备随着UCs高功率密度的能力

一个¯·同样,在低功率密度需求条件单独电池可以满足负载的需求。因此当时REC断开UCs和连接电池汽车终端。这是鉴于fig.流程图所示没有4

四、仿真和结果

这个项目在MATLAB模拟R2010a工具是一个用户友好的软件。两个转换器设计通过分析脉冲模式首先来源于设计方程。一次脉冲模式派生然后在MATLAB环境中很容易开发。图5和6显示了脉冲模式的转换器

图7显示了两个前端变换器的仿真图。这是2010年MATLAB模拟环境,输入电流,输入电压,开关波形在跨范围主要交换连接。因此所有这些值

图8显示了功率因数改善充电控制器电路。上面的图是输入电压和下面一个作为输入电流。功率因数是由红色圆圈强调统一。

图9显示了一个屁股转换器的MATLAB仿真图和电动汽车传动部件。

四。结论

因此,详细分析两种不同的直流-直流转换器用于混合动力电动汽车了。他们的设计过程也进行了讨论。这些转换器是如何在电动汽车与借助MATLAB / simulink环境验证。

引用

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