电力电子技术论文

1、电力电子技术论文姓名：电力电子技术在太阳能电动汽车中的应用摘要：进入21世纪以来，电动汽车得到了广泛青睐，它具有绿色节能环保的优势，并且对于城市环境改善具有深远意义，是一个值得长期研究的汽车产品种类，现在将电力电子技术引入到电动汽车当中，这对于双方面的应用价值无疑是一种考量，具有很高的研究价值。关键词：太阳能；电动汽车；电力电子技术；电路设计电力电子技术主要作用于大功率电能的转换与控制，该技术结合了电子、控制、电能转换器件这三个部分，当前电力电子装置应用非常普遍，例如在一些需要大功率电能来维持运行的设备当中，都可以轻易发现电力电子技术的身影。现阶段对于电力电子技术的研究大体分为三个方向，首先是

2、变换器拓扑开关、电路仿真建模、电路控制等方面，此外在电子设计中，还能够作用于半导体器件的模型建立、测试工作以及仿真加工等，电力电子技术还可以应用于工控领域。自20世纪以来，汽车行业蓬勃发展，汽车也已走进千家万户。然而，随着汽车保有量的急剧攀升，汽车带给地球的能源紧张和大气污染都日益明显地体现在人类的普通生活之中。如何缓解能源的供需矛盾、改善日益严峻的环境状况，已经成为各国科学家和有识之士不断探索的课题。太阳能是可再生、可持续性发展的战略能源。当华尔街风暴席卷全球时，各先进技术国家无不在新能 太阳能电动车源领域下赌注、投资本，以期获得经济复兴。特别是以汽车产业为经济支柱的国家，尤其在新能源汽车动

3、力上力图有所创新和发展，如在电动汽车、燃料电池汽车领域纷纷投入巨资，而在太阳能汽车领域更是探索不止，力度加大。由于太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源，通过转换装置把太阳辐射能转换成电能利用，属于太阳能光发电技术。光电转换装置通常是利用半导体器件的光伏效应原理进行光电转换的，因此也称太阳能光伏技术，又称太阳能光伏电池。阳光照射电池阵列时，产生光生电流。能量(电流)通过峰值功率跟踪器被直接传送到电机控制器中，驱动电机旋转，使车辆行驶。剩余电量由蓄电池储存起来，以便太阳电池板电量不足或阴雨天气时驱动电机。这一过程由控制器控制。车辆的启动、加速、转向、制动由驾驶员操纵。太阳能电动汽车的工作原理如

4、下：光照射在电池板上产生电流，通过峰值功率跟踪仪以 及蓄电池的充电控制器输送至蓄电池存储或直接送给电动机工作。当太阳能车在行驶过程 中，如果日照条件比较好或光照条件不佳的话，太阳能车将使用蓄电池中存储的电能和太阳 能电池产生的电能共同驱动电机工作；太阳能车停止时，电能全部用于蓄电池存储。太阳能电池是一种对光有响应并能将光转换成电力的器件装置。能产生光伏效应的材料有许多种，如单晶硅、多晶硅、非晶硅、砷化镓、硒铟铜等，它们的发电原理基本相同。以晶体为例：P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P-N结。当光线照射太阳能电池阵列板的表面时，一部分光子被硅材料吸收，光子的能量传递给了硅原子，使电子产生了跃

5、迁，成为自由电子，在P-N结两侧集骤形成了电位差，当外部电路接通时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路，从而产生一定的输出功率。这个过程的实质是：光子能量转换成电能的过程。太阳能阵列电池板是由光敏半导体材料制成的，大多使用硅化合物。根据所用材料的不同，太阳能电池板可分为：硅太阳能电池；以无机盐如砷化镓III-V化合物、硫化镉、硒铟铜等多元化合物为材料的电池；功能高分子材料制备的太阳能电池；和纳米晶太阳能电池等。不论以何种材料来制作电池，对太阳能电池材料一般的要求有：半导体材料的禁带不能太宽；要有较高的光电转换效率；材料本身对环境不造成污染；材料便于工业化生产且材料性能稳定。基于以上几个方

6、面考虑，硅是最理想的太阳能电池材料，这也是太阳能电池板以硅材料为主的主要原因。太阳能电池组件是供电系统中的核心部分，也是太阳能供电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能量转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能组件中的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。太阳能控制器的作用是管理和控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到充电保护、过放电保护的作用，与纯电动汽车的电动源控制管理系统具有相同的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其它附加功能如光控、时控等应当都是控制器的可选项。蓄电池的作用是在有光照时将太阳能电池组件所提供出的电能储存起来，到需要的

7、时候再释放出来。太阳能电池组件是由单个光伏电池拼接组成，或由折叠式支架拼接组成阵列。因为单个光伏电池（如硅电池）的电压太低，所以都要把它们串、并联构成有实用价值的光伏电池板，阵列成一个应用单元，然后根据供电要求，再由多个应用单元的串、并联组成整个太阳能光伏电池板的供电组件。蓄电池组是太阳能光伏电池的储能装置，在夜间或光照不足及负载消耗超出光伏电池的发电量时，由蓄电池组向负载供电。为了减轻整个系统的重量，应采用高能蓄电池组。当太阳能电池板产生电能，与控制装置和储能装置连接后，再由另一端连接负载，负载就是电动汽车的电动机（驱动装置）。一般在电动车运行时，被转换的太阳光能通过控制装置直运送到负载，而

8、在停驶或太阳光足时，剩余部分的电能向蓄电池充电并储存起来，当太阳光不足时，由太阳能光伏电池和蓄电池同时向负载供电；当汽车减速或刹车时，还应设计“回授性制动装置”，将电能量通过控制器，将发动机变成发电机，反向进入蓄电池进行储存。用互补式不间断供电技术，改变严重依赖天气的缺陷，完善电动车的性能。其中IF640N的门极与驱动电路的1号引脚相连，R9左端引脚和TL494的误差放大器2的反相输入端相连，R1和R2引脚之间的引脚和TL494的同相输入端相连。假设一个周期内电力MOS管的导通时间为，关短时间为，输入端为理想电压源，电压为，假设电路开始工作时，MOS管进入关断状态。取为此阶段电阻R支路的电流，

9、 为电容C支路的电流，流经电感的电流为，电阻R的端电压为，则有：联立以上各式的为：解得：到电力MOS管开通时，电容C的端电压为，电感电流为： 当MOS管处于导通状态时，电容对负载供电，电感与电源短接电流迅速增大：对于电容侧有：解得： 对于电感侧，取为电感回路的总电阻则有：则当经过时间后电容和电感的分别为，当电力MOS管第二次处于关断时其输出电压和电感电流为：根据以上推导可知根据，可得，的表达式，通过分析易知当时boost斩波电路输出电压的波形已经趋紧稳定。通过对一个周期内对输出电压的积分可得 由，故 假设电路经过过渡期进入稳定状态，电感足够大使的电感电流波动很小，输入端电压为，输出端电压为，则

10、在一个工作周期内，电感存储的能量等于释放的能量。电力MOS管导通时，电感存储的能量为：，电力MMOS关断时电感释放的能量为：，根据以上分析有：解得由可得本斩波电路的开关频率由TL494的5,6号引脚连接的电感电容决定，频率为：，通过调节的阻值可以调节电力MOS管的开关频率。本电路通过反馈来调节占空比，电压反馈从和的中点引出，电路开始工作时，占空比由于软开关电路的影响渐渐变大，直到输出电压达到目标为止。通过调节阻值的大小，可以调节boost电路的占空比，进而调节输出电压。IR2110的输入电压有整流电路通过和分压后引入，到驱动电路输出不能满足要求时，通过调节来调节输入电压。TL494的输出信号经

11、和分压后接到IR2110的低端电压输入端，当驱动电路输入信号不满足要求时，调节电阻。电动汽车整车总体设计主要有如下：确立整车设计目标、整车参数、底盘三维参数布置 设计、车身设计和整车性能计算。其中底盘三维参数布置设计包括蓄电池布置设计、电机及控制系统布置设计、转向系布置设计、传动系布置设计、车身线路布置设计、制动系布置设计。太阳能电动汽车的动力性能主要取决于动力系统参数匹配(包括动力源、驱动电机、控 制器、变速器等)以及控制策略和各部件的特性等。太阳能电池工程应用主要参数有许多，主要涉及到了开路电压、短路电流、峰值功率、最大功率时的电压和最大功率时的电流。人类社会进入到崭新的21世纪，科学技术发展日新月异，社会进步也进入到一个前所未有的新阶段。