中壓大功率電池測(cè)試設(shè)備的研制.pdf

1、鋰離子電池因其能量密度高、重量輕、無(wú)污染、環(huán)保、充放電電壓穩(wěn)定及便于控制越來(lái)越被廣泛使用。隨著鋰離子電池在大容量?jī)?chǔ)能電站、城市軌道列車(chē)以及混合動(dòng)力動(dòng)車(chē)組等大功率場(chǎng)合的應(yīng)用，電池電壓等級(jí)不斷提高，目前已達(dá)1500V等級(jí)。為了保證鋰離子電池的可靠工作，需要定期對(duì)電池進(jìn)行充放電保養(yǎng)、測(cè)試與維護(hù)，然而目前市場(chǎng)上的電池測(cè)試設(shè)備輸出電壓多為1000V以?xún)?nèi)，不能滿(mǎn)足中高壓場(chǎng)合的鋰電池測(cè)試應(yīng)用需求。本文以此為背景開(kāi)展了研究工作，研制了一臺(tái)額定功率300

2、kW、額定輸出電壓1500V的電池測(cè)試設(shè)備樣機(jī)。
　　該中壓大功率鋰電池測(cè)試設(shè)備采用三電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，前級(jí)為NPC三電平PWM整流器，后級(jí)為三電平非共地的雙向DC-DC變換器。研究和開(kāi)發(fā)工作圍繞硬件參數(shù)設(shè)計(jì)、控制策略和控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及實(shí)驗(yàn)調(diào)試展開(kāi)。
　　在硬件設(shè)計(jì)方面，分析了前后級(jí)主電路的工作原理，通過(guò)仿真和計(jì)算設(shè)計(jì)了主電路參數(shù)，對(duì)設(shè)備主電路主要器件進(jìn)行了選型設(shè)計(jì)。在系統(tǒng)控制策略方面，研究分析了網(wǎng)側(cè)SVPWM調(diào)制方法，網(wǎng)側(cè)NPC

3、電路的電網(wǎng)電壓定向控制策略和電壓電流雙閉環(huán)控制策略以及電池側(cè)雙向DC-DC變換器的雙閉環(huán)和單電流環(huán)控制策略，在MATLAB中搭建了雙級(jí)聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的仿真模型，驗(yàn)證了電池測(cè)試設(shè)備的恒壓、恒流充放電測(cè)試功能，證明了相關(guān)控制策略的可行性。
　　針對(duì)三電平電路中點(diǎn)電位不平衡問(wèn)題，分析了雙級(jí)聯(lián)拓?fù)湓斐芍悬c(diǎn)電位不平衡的原因，采用了對(duì)前后級(jí)電路分別進(jìn)行中點(diǎn)電位控制的方法，并通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了對(duì)前后級(jí)電路分別控制的可行性。
　　為了實(shí)現(xiàn)對(duì)電