电动汽车换电站充放电控制系统设计

【摘要】：随着电动汽车的广泛应用，与之相配套的电动汽车电池能源供给系统也快速发展起来，国家电网公司已提出按照“换电为主、插充为辅、集中充电、统一配送”的模式，打造国家电网公司电动汽车能源供给体系。本文介绍了一种兼顾电力系统储能功能的电动汽车换电站，研究对象主要为兼电力储能功能的电动汽车换电站智能充放电系统，该系统主要包含电压型PWM整流器、全钒液流电池储能器、双向DC/DC变换器以及整体控制系统，研究重点在于控制系统硬件设计。本文的主要内容包括以下几个方面： (1)简要介绍了电动汽车及其充换电站的发展，并对电池的充电模式及充电装置进行了分析。 (2)分析了PWM整流器的基本原理和三相全桥PWM整流器的工作原理并建立了数学模型；总结了电压型PWM整流器的控制方式，重点描述了本文充放电机所采用的空间矢量(SVPWM)控制方法；论述了双向DC/DC变换器的原理、工作模式及控制模式。 (3)提出了兼电力系统储能功能的电动汽车换电站总体的设计方案，并介绍了其主要功能，设计了换电站充放电机主电路的主要参数，选取了合理的充放电机的充放电控制策略，在matlab中建立了充放电机的仿真模型，并对电池的恒压充电和恒流放电进行了仿真，仿真结果验证了控制策略的可行性。 (4)对智能充放电控制系统主电路进行了硬件设计，并重点分析了主控芯片的选取、电源设计、采样电路设计、电网同步电路设计、隔离放大电路设计、保护电路的设计，最后完成了小型试验样机的硬件电路PCB板的制作，并对各部分电路板进行了实测调试，调试结果基本达到设计要求。