新能源汽車電力電子技術(shù)仿真

前言

第1章　波形、器件與開關(guān)過程 1
1.1　電路波形 1
1.1.1　一個簡單電路的仿真 1
1.1.2　鉛酸電池模型 4
1.1.3　正弦波 6
1.1.4　矩形波 8
1.1.5　三角波 9
1.1.6　諧波 11
1.2　功率半導(dǎo)體器件模型 14
1.2.1　器件發(fā)展與分類 14
1.2.2　不可控器件 15
1.2.3　半控型器件 17
1.2.4　全控型器件 20
1.3　開關(guān)過程 23
1.3.1　硬開關(guān) 23
1.3.2　理想開關(guān)及其驅(qū)動 24
1.3.3　RLC負(fù)載的理想開關(guān)過程 26
1.3.4　零電壓開關(guān) 29
1.3.5　零電流開關(guān) 36

第2章　續(xù)流、換流與脈寬調(diào)制 43
2.1　續(xù)流與換流 43
2.1.1　功率二極管續(xù)流 43
2.1.2　功率半導(dǎo)體器件換流 47
2.1.3　功率半導(dǎo)體器件換流仿真 49
2.2　直流開關(guān) 53
2.2.1　低邊開關(guān) 53
2.2.2　高邊開關(guān) 54
2.3　脈沖寬度調(diào)制原理 55
2.3.1　占空比 55
2.3.2　直流斬波 57
2.3.3　正弦波PWM發(fā)生原理 58
2.4　電路的狀態(tài)平均 65
2.4.1　狀態(tài)平均電感特性 65
2.4.2　狀態(tài)平均電容特性 67
2.4.3　離散化方法 69
2.5　等效熱路模型 71
2.5.1　熱阻計(jì)算 71
2.5.2　功率半導(dǎo)體器件結(jié)溫溫升過程仿真 72

第3章　DC-DC變換電路 74
3.1　DC-DC降壓變換器 74
3.1.1　電路結(jié)構(gòu)和工作原理 74
3.1.2　工作模式 75
3.1.3　周期穩(wěn)態(tài)輸出電壓計(jì)算 76
3.1.4　CCM變換器性能分析 77
3.1.5　通態(tài)壓降影響分析 79
3.1.6　負(fù)載電阻影響分析 81
3.2　DC-DC升壓變換器 85
3.2.1　電路結(jié)構(gòu)和工作原理 85
3.2.2　升壓原理 86
3.2.3　周期穩(wěn)態(tài)輸出電壓計(jì)算 86
3.2.4　CCM變換器性能分析 87
3.2.5　輸出電壓和電感電流紋波分析 89
3.2.6　元件寄生電阻影響分析 91
3.2.7　臨界模式電感計(jì)算 94
3.3　DC-DC升降壓變換器 96
3.3.1　電路結(jié)構(gòu)和工作原理 96
3.3.2　周期穩(wěn)態(tài)輸出電壓計(jì)算 97
3.3.3　燃料電池系統(tǒng)升降壓變換器設(shè)計(jì) 98
3.4　DC-DC組合電路 101
3.4.1　半橋式雙向變換器 101
3.4.2　雙半橋式雙向變換器 102
3.4.3　H橋式變換器 103

第4章　DC-DC隔離變換電路 108
4.1　單端正激式變換器 108
4.1.1　電路結(jié)構(gòu)與工作原理 108
4.1.2　性能仿真 109
4.1.3　非理想脈沖變壓器影響分析 110
4.2　半橋式隔離變換器 112
4.2.1　電路結(jié)構(gòu)與工作原理 113
4.2.2　性能仿真 113
4.2.3　非理想脈沖變壓器影響分析 115
4.2.4　功率半導(dǎo)體器件寄生參數(shù)影響分析 123
4.3　全橋式隔離變換器 124
4.3.1　電路結(jié)構(gòu)與工作原理 125
4.3.2　性能仿真 125
4.3.3　移相控制 126
4.3.4　隔直電容影響分析 130

第5章　逆變電路 133
5.1　單相電壓型逆變電路 133
5.2　單極性SPWM技術(shù) 134
5.2.1　性能仿真 134
5.2.2　工作原理 136
5.2.3　諧波分析 139
5.2.4　直流鏈路濾波電容 140
5.3　雙極性SPWM技術(shù) 142
5.3.1　性能仿真 142
5.3.2　工作原理 143
5.3.3　諧波分析 145
5.4　三相電壓型逆變器 147
5.4.1　電路工作原理 147
5.4.2　SPWM策略 148
5.4.3　諧波分析 152
5.5　空間矢量脈寬調(diào)制 154
5.5.1　空間電壓矢量 154
5.5.2　SVPWM調(diào)制方法 156
5.5.3　PSIM模型 157
5.5.4　性能仿真 162
5.5.5　諧波分析 164

第6章　單相整流電路 167
6.1　單相橋式整流電路 167
6.1.1　電阻負(fù)載單相橋式二極管整流電路 167
6.1.2　容性負(fù)載單相橋式二極管整流電路 168
6.1.3　感性負(fù)載單相橋式二極管整流電路 171
6.2　相控整流電路 172
6.2.1　電阻負(fù)載單相橋式晶閘管半控整流電路 172
6.2.2　容性負(fù)載單相橋式晶閘管半控整流電路 174
6.2.3　感性負(fù)載單相橋式晶閘管半控整流電路 175
6.2.4　蓄電池負(fù)載單相橋式晶閘管半控整流電路 178
6.3　單相PWM整流電路 180
6.3.1　PWM整流器的基本原理 180
6.3.2　單相電壓型PWM整流電路PSIM模型 182
6.3.3　性能仿真 184

第7章　純電動汽車電力電子系統(tǒng)仿真 186
7.1　系統(tǒng)仿真模型 186
7.1.1　系統(tǒng)組成 186
7.1.2　整車模型 187
7.1.3　動力電池組模型 191
7.1.4　高壓母線模型 192
7.2　低壓電氣系統(tǒng)模型 194
7.2.1　高低壓DC-DC直流變換器模型 194
7.2.2　動態(tài)性能仿真 194
7.3　電驅(qū)動系統(tǒng)模型 196
7.3.1　整車控制模型 197
7.3.2　三相交流永磁同步電機(jī)模型 200
7.3.3　電機(jī)控制模型 203
7.4　系統(tǒng)性能仿真 210
7.4.1　轉(zhuǎn)矩控制模式 210
7.4.2　轉(zhuǎn)速控制模式 212
參考文獻(xiàn) 214