锂电池储能变换器设计开题报告

1、毕业设计/论文开 题 报 告课 题 名 称 锂电池储能双向dc-dc变换器设计 类 别 毕业设计 系 别 机电与自动化学院 专 业 班 级 电气工程及其自动化 姓 名 评 分 指 导 教 师 毕业设计开题报告撰写要求1. 开题报告主要内容1）课题设计的目的和意义；2）课题设计的主要内容；3）设计方案；4）实施计划。 5）主要参考文献：不少于5篇，其中外文文献不少于1篇。2撰写开题报告时，所选课题的课题名称也不得多于25个汉字，课题设计份量要适当， 设计中必须是自己的设计内容。3. 开题报告的字数不少于2000字（艺术类专业不少于1000字），格式按华中科技大学武昌分校本科毕业设计/论文撰写规范

2、的要求撰写。4. 指导教师和责任单位必须审查签字。5. 开题报告单独装订，本附件为封面，后续表格请从网上下载并用a4纸打印后填写。6. 此开题报告适用于全校各专业，部分特殊专业需要变更的，由所在系在基础上提出调整方案，报学校审批后执行。华中科技大学武昌分校学生毕业设计开题报告学 生 姓 名sb学 号 专业班级电气工程及其自 系别机电与自动化学院指导教师张 立 炎职称副教授课题名称锂电池储能双向dc-dc变换器设计1 课题设计的目的和意义1.1 课题设计目的目前大多数dc-dc变换器都是单向工作的，即通过变换器的能量流动的方向只能是单向的。然而对于需量要能双向流动的场合，例如锂电池在一些场合的应

3、用，如果仍然使用单向dc-dc变换器，则需要将两个单向dc-dc变换器并联使用，这样的做法虽然可以达到能量双向流动的目的，但是总体的电路会变的非常的复杂，双向dc-dc变换器就是可以完成这种功能的直流变换器。1.2 课题设计意义能源是人类社会生存和发展的基本条件。人类对能源的利用伴随着人类文明进步的全过程，其利用水平也折射出人类文明发展进步的水平。自十八世纪开始的工业革命对石油、天然气、煤炭等化石能源展开了大规模的利用，大大推动了人类社会的发展，促进了生产力水平的提高。从此，化石能源作为生产生活的主要能源走进人类活动的各个层面，同时人类对化石能源的依赖与日俱增。然而，近年来伴随着世界经济的不断

4、发展和世界人口的不断增长，人类对于能源的消耗也在迅速增长。由于化石能源具有不可再生性，其储量正日趋枯竭，单靠对化石能源的开采已难以满足人类日益增长的能源需求。此外，化石能源的大量使用已经为人类生存环境带来了严重的后果。化石能源在开采、加工、运输和使用过程中都会对空气和人类生存环境造成严重的污染。全球每年产生约一亿吨温室效应气体，如果不加以控制，温室效应将使南、北极的冰山融化，导致海平面上升数米，四分之一的人类生活空间将由此受到极大威胁。同时由于化石燃料的燃烧，大气中的颗粒物和二氧化硫浓度增高，导致酸雨和臭氧层的破坏，都会给人类的生存带来威胁！以上种种情况表明，大规模开发化石能源的时代即将成为历

5、史，为了满足人类社会对能源的巨大要求，必须探索新形式的能源。我国能源极其紧缺，开发新能源迫在眉睫。一个新兴的强国要赶超前面的老牌强国，不可能在老牌强国原有的产业上进行赶超，而是在新兴产业上赶超。美国正是一个我们需要赶超的国家，而美国的产业基础是建立在化石能源基础上的。如果在新能源开发上赶没过超它，就能够在未来全面赶超它；同时，如果我们不能够在新能源开发上赶超它，我们就永远没有机会。所以，新能源成为我们的国家战略性产业。而西部最大锂离子电池新能源基地的建设，为我国战略性新兴产业大发展写下了重要的一笔。未来几年，锂电池还有课题需要继续攻关,如安全性,因此商业化尚需时日。但是未来锂电还是动力电池市场

6、的主流。据推算，镍氢电池的主流地位将可延续至2011年,但是2011年之后锂电池将逐渐侵蚀镍氢电池的市场份额。所以我们要更进一步的完善锂电池的储能技术，双向dc-dc变换器就在这方面做出了贡献。双向dc-dc变换器是指在保持变换器两端的直流电压极性不变的情况下，根据实际需要完成能量双向传输的直流变换器。双向dc-dc变换器可以非常方便的实现能量的双向传输，使用的电力电子器件少，具有效率高、体积小和成本低等优势。由于其具有这些优点，所以使其在许多行业的发展之中得到了广泛的应用。综上所述，锂电池储能双向dc-dc变换器的设计对于我国新能源的发展是有很大益处的。其污染少、储能大、使用方便等特点较之传

7、统能源要先进的多，对于解决当今世界严重的环境污染问题和资源枯竭问题具有重要意义。2 课题设计的主要内容本次毕业设计中，完成的主要研究工作有：(1) 设计双向dc-dc拓扑结构；(2) 设计双闭环串级pwm控制策略；(3) 进行仿真分析；(4) 分析变换器的各种损耗;(5) 毕业设计总结3 设计方案3.1 控制方法传统的dc/dc变换器的控制方法是模拟控制方法，它是由middlebrook 和slobbodn.cuk提出的状态空间平均法的基础上得到变换器额定工作点的线性小信号模型，然后利用频域分析法设计变换器的控制系统。这种方法的优点是比较简单，但是它很难保证系统的大信号稳定性。近年来研究人员不

8、断提出一些数字控制方法，如模糊控制、自适应控制等。相对于模拟控制，数字控制具有以下优点：(1) 数字控制可以实现复杂的非线性控制策略，提高控制系统的性能; (2) 数字控制具有很强的抗干扰能力; (3) 数字控制系统具有更好的灵活性。 数字控制的这些优点大大提高了变换器的整体性能，使得功率变换器成为具有高精度、高可靠性、高效率的设备。在各种数字控制方法中，pid控制是一种比较成熟，应用广泛的控制方法。比例环节可以减少系统的稳态误差，提高控制精度;微分环节可以增加系统的稳定性;积分环节可以提高系统的无差度，从而使系统的稳定性提高。因此，pid控制在实际工程中得到了广泛的应用。3.2 主要研究工作

9、(1) 确定变换器的拓扑结构通过对四种双向dc/dc变换器（即双向buck/boost变换器、双向半桥变换器、双向cuk变换器、双向sepic变换器）拓扑结构的详细比较，指出各种拓扑结构各自的优点和缺点，采用图形的方式对比了电路中元件所承受的电压、电流应力，根据电动汽车对双向dc/dc变换器的要求，确定了变换器的拓扑结构和元件参数。(2) 变换器的仿真分析使用电力电子方面的仿真软件建立双向dc/dc变换器的仿真模型，对变换器的正、反向工作过程进行了仿真，详细分析了仿真结果。 (3) 双向dc/dc变换器的实现 双向dc/dc变换器在实际系统中的实现，主要包括了硬件设计和软件设计两部分。本次主要

10、讨论变换器的输入、输出通道设计以及变换器的保护电路。 (4) 分析变换器的各种损耗 详细分析了变换器中的各种损耗，给出了损耗的近似计算公式，初步讨论了降低变换器损耗的方法。4 实施计划(1) 第 14 周 查阅相关资料，翻阅外文资料，撰写开题报告； (2) 第 510 周 进行毕业设计的理论研究，方案设计，软硬件设计，实际测试等； (3) 第1113周 撰写毕业设计论文并完成初稿； (4) 第1415周 修改论文，定稿； (5) 第1516周 毕业设计答辩。5 主要参考文献1 郭熠电动汽车双向dc-dc变换器的研究天津：天津大学，20042 黄军，杨世彦，杨威零电流buck/boost双向dc-dc变换器的研究电力电子技术44（7）：1-33 陈刚软开关双向dc-dc变换器的研究杭州：浙江大学20014 陈伯时电力拖动自动控制系统运动控制系统北京：机械工业出版社，2005 5 paul nelson, ira bloom, khalil amine, gary henriksendesign modeling of lithium-ion battery performance ，journal of power sources，110:437-444,20026 tsang,k.m., chan,w.l. cascade controller for dc/