1、畢業設計/論文開 題 報 告課 題 名 稱 鋰電池儲能雙向dc-dc變換器設計 類 別 畢業設計 系 別 機電與自動化學院 專 業 班 級 電氣工程及其自動化 姓 名 評 分 指 導 教 師 畢業設計開題報告撰寫要求1. 開題報告主要內容1）課題設計的目的和意義；2）課題設計的主要內容；3）設計方案；4）實施計劃。 5）主要參考文獻：不少于5篇，其中外文文獻不少于1篇。2撰寫開題報告時，所選課題的課題名稱也不得多于25個漢字，課題設計份量要適當， 設計中必須是自己的設計內容。3. 開題報告的字數不少于2000字（藝術類專業不少于1000字），格式按華中科技大學武昌分校本科畢業設計/論文撰寫規范

2、的要求撰寫。4. 指導教師和責任單位必須審查簽字。5. 開題報告單獨裝訂，本附件為封面，后續表格請從網上下載并用a4紙打印后填寫。6. 此開題報告適用于全校各專業，部分特殊專業需要變更的，由所在系在基礎上提出調整方案，報學校審批后執行。華中科技大學武昌分校學生畢業設計開題報告學 生 姓 名sb學 號 專業班級電氣工程及其自 系別機電與自動化學院指導教師張 立 炎職稱副教授課題名稱鋰電池儲能雙向dc-dc變換器設計1 課題設計的目的和意義1.1 課題設計目的目前大多數dc-dc變換器都是單向工作的，即通過變換器的能量流動的方向只能是單向的。然而對于需量要能雙向流動的場合，例如鋰電池在一些場合的應

3、用，如果仍然使用單向dc-dc變換器，則需要將兩個單向dc-dc變換器并聯使用，這樣的做法雖然可以達到能量雙向流動的目的，但是總體的電路會變的非常的復雜，雙向dc-dc變換器就是可以完成這種功能的直流變換器。1.2 課題設計意義能源是人類社會生存和發展的基本條件。人類對能源的利用伴隨著人類文明進步的全過程，其利用水平也折射出人類文明發展進步的水平。自十八世紀開始的工業革命對石油、天然氣、煤炭等化石能源展開了大規模的利用，大大推動了人類社會的發展，促進了生產力水平的提高。從此，化石能源作為生產生活的主要能源走進人類活動的各個層面，同時人類對化石能源的依賴與日俱增。然而，近年來伴隨著世界經濟的不斷

4、發展和世界人口的不斷增長，人類對于能源的消耗也在迅速增長。由于化石能源具有不可再生性，其儲量正日趨枯竭，單靠對化石能源的開采已難以滿足人類日益增長的能源需求。此外，化石能源的大量使用已經為人類生存環境帶來了嚴重的后果?；茉丛陂_采、加工、運輸和使用過程中都會對空氣和人類生存環境造成嚴重的污染。全球每年產生約一億噸溫室效應氣體，如果不加以控制，溫室效應將使南、北極的冰山融化，導致海平面上升數米，四分之一的人類生活空間將由此受到極大威脅。同時由于化石燃料的燃燒，大氣中的顆粒物和二氧化硫濃度增高，導致酸雨和臭氧層的破壞，都會給人類的生存帶來威脅！以上種種情況表明，大規模開發化石能源的時代即將成為歷

5、史，為了滿足人類社會對能源的巨大要求，必須探索新形式的能源。我國能源極其緊缺，開發新能源迫在眉睫。一個新興的強國要趕超前面的老牌強國，不可能在老牌強國原有的產業上進行趕超，而是在新興產業上趕超。美國正是一個我們需要趕超的國家，而美國的產業基礎是建立在化石能源基礎上的。如果在新能源開發上趕沒過超它，就能夠在未來全面趕超它；同時，如果我們不能夠在新能源開發上趕超它，我們就永遠沒有機會。所以，新能源成為我們的國家戰略性產業。而西部最大鋰離子電池新能源基地的建設，為我國戰略性新興產業大發展寫下了重要的一筆。未來幾年，鋰電池還有課題需要繼續攻關,如安全性,因此商業化尚需時日。但是未來鋰電還是動力電池市場

6、的主流。據推算，鎳氫電池的主流地位將可延續至2011年,但是2011年之后鋰電池將逐漸侵蝕鎳氫電池的市場份額。所以我們要更進一步的完善鋰電池的儲能技術，雙向dc-dc變換器就在這方面做出了貢獻。雙向dc-dc變換器是指在保持變換器兩端的直流電壓極性不變的情況下，根據實際需要完成能量雙向傳輸的直流變換器。雙向dc-dc變換器可以非常方便的實現能量的雙向傳輸，使用的電力電子器件少，具有效率高、體積小和成本低等優勢。由于其具有這些優點，所以使其在許多行業的發展之中得到了廣泛的應用。綜上所述，鋰電池儲能雙向dc-dc變換器的設計對于我國新能源的發展是有很大益處的。其污染少、儲能大、使用方便等特點較之傳

7、統能源要先進的多，對于解決當今世界嚴重的環境污染問題和資源枯竭問題具有重要意義。2 課題設計的主要內容本次畢業設計中，完成的主要研究工作有：(1) 設計雙向dc-dc拓撲結構；(2) 設計雙閉環串級pwm控制策略；(3) 進行仿真分析；(4) 分析變換器的各種損耗;(5) 畢業設計總結3 設計方案3.1 控制方法傳統的dc/dc變換器的控制方法是模擬控制方法，它是由middlebrook 和slobbodn.cuk提出的狀態空間平均法的基礎上得到變換器額定工作點的線性小信號模型，然后利用頻域分析法設計變換器的控制系統。這種方法的優點是比較簡單，但是它很難保證系統的大信號穩定性。近年來研究人員不

8、斷提出一些數字控制方法，如模糊控制、自適應控制等。相對于模擬控制，數字控制具有以下優點：(1) 數字控制可以實現復雜的非線性控制策略，提高控制系統的性能; (2) 數字控制具有很強的抗干擾能力; (3) 數字控制系統具有更好的靈活性。 數字控制的這些優點大大提高了變換器的整體性能，使得功率變換器成為具有高精度、高可靠性、高效率的設備。在各種數字控制方法中，pid控制是一種比較成熟，應用廣泛的控制方法。比例環節可以減少系統的穩態誤差，提高控制精度;微分環節可以增加系統的穩定性;積分環節可以提高系統的無差度，從而使系統的穩定性提高。因此，pid控制在實際工程中得到了廣泛的應用。3.2 主要研究工作

9、(1) 確定變換器的拓撲結構通過對四種雙向dc/dc變換器（即雙向buck/boost變換器、雙向半橋變換器、雙向cuk變換器、雙向sepic變換器）拓撲結構的詳細比較，指出各種拓撲結構各自的優點和缺點，采用圖形的方式對比了電路中元件所承受的電壓、電流應力，根據電動汽車對雙向dc/dc變換器的要求，確定了變換器的拓撲結構和元件參數。(2) 變換器的仿真分析使用電力電子方面的仿真軟件建立雙向dc/dc變換器的仿真模型，對變換器的正、反向工作過程進行了仿真，詳細分析了仿真結果。 (3) 雙向dc/dc變換器的實現 雙向dc/dc變換器在實際系統中的實現，主要包括了硬件設計和軟件設計兩部分。本次主要

10、討論變換器的輸入、輸出通道設計以及變換器的保護電路。 (4) 分析變換器的各種損耗 詳細分析了變換器中的各種損耗，給出了損耗的近似計算公式，初步討論了降低變換器損耗的方法。4 實施計劃(1) 第 14 周 查閱相關資料，翻閱外文資料，撰寫開題報告； (2) 第 510 周 進行畢業設計的理論研究，方案設計，軟硬件設計，實際測試等； (3) 第1113周 撰寫畢業設計論文并完成初稿； (4) 第1415周 修改論文，定稿； (5) 第1516周 畢業設計答辯。5 主要參考文獻1 郭熠電動汽車雙向dc-dc變換器的研究天津：天津大學，20042 黃軍，楊世彥，楊威零電流buck/boost雙向dc-dc變換器的研究電力電子技術44（7）：1-33 陳剛軟開關雙向dc-dc變換器的研究杭州：浙江大學20014 陳伯時電力拖動自動控制系統運動控制系統北京：機械工業出版社，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/