新能源汽车电力电子技术仿真

前言

第1章　波形、器件与开关过程 1
1.1　电路波形 1
1.1.1　一个简单电路的仿真 1
1.1.2　铅酸电池模型 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　谐波 11
1.2　功率半导体器件模型 14
1.2.1　器件发展与分类 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　开关过程 23
1.3.1　硬开关 23
1.3.2　理想开关及其驱动 24
1.3.3　RLC负载的理想开关过程 26
1.3.4　零电压开关 29
1.3.5　零电流开关 36

第2章　续流、换流与脉宽调制 43
2.1　续流与换流 43
2.1.1　功率二极管续流 43
2.1.2　功率半导体器件换流 47
2.1.3　功率半导体器件换流仿真 49
2.2　直流开关 53
2.2.1　低边开关 53
2.2.2　高边开关 54
2.3　脉冲宽度调制原理 55
2.3.1　占空比 55
2.3.2　直流斩波 57
2.3.3　正弦波PWM发生原理 58
2.4　电路的状态平均 65
2.4.1　状态平均电感特性 65
2.4.2　状态平均电容特性 67
2.4.3　离散化方法 69
2.5　等效热路模型 71
2.5.1　热阻计算 71
2.5.2　功率半导体器件结温温升过程仿真 72

第3章　DC-DC变换电路 74
3.1　DC-DC降压变换器 74
3.1.1　电路结构和工作原理 74
3.1.2　工作模式 75
3.1.3　周期稳态输出电压计算 76
3.1.4　CCM变换器性能分析 77
3.1.5　通态压降影响分析 79
3.1.6　负载电阻影响分析 81
3.2　DC-DC升压变换器 85
3.2.1　电路结构和工作原理 85
3.2.2　升压原理 86
3.2.3　周期稳态输出电压计算 86
3.2.4　CCM变换器性能分析 87
3.2.5　输出电压和电感电流纹波分析 89
3.2.6　元件寄生电阻影响分析 91
3.2.7　临界模式电感计算 94
3.3　DC-DC升降压变换器 96
3.3.1　电路结构和工作原理 96
3.3.2　周期稳态输出电压计算 97
3.3.3　燃料电池系统升降压变换器设计 98
3.4　DC-DC组合电路 101
3.4.1　半桥式双向变换器 101
3.4.2　双半桥式双向变换器 102
3.4.3　H桥式变换器 103

第4章　DC-DC隔离变换电路 108
4.1　单端正激式变换器 108
4.1.1　电路结构与工作原理 108
4.1.2　性能仿真 109
4.1.3　非理想脉冲变压器影响分析 110
4.2　半桥式隔离变换器 112
4.2.1　电路结构与工作原理 113
4.2.2　性能仿真 113
4.2.3　非理想脉冲变压器影响分析 115
4.2.4　功率半导体器件寄生参数影响分析 123
4.3　全桥式隔离变换器 124
4.3.1　电路结构与工作原理 125
4.3.2　性能仿真 125
4.3.3　移相控制 126
4.3.4　隔直电容影响分析 130

第5章　逆变电路 133
5.1　单相电压型逆变电路 133
5.2　单极性SPWM技术 134
5.2.1　性能仿真 134
5.2.2　工作原理 136
5.2.3　谐波分析 139
5.2.4　直流链路滤波电容 140
5.3　双极性SPWM技术 142
5.3.1　性能仿真 142
5.3.2　工作原理 143
5.3.3　谐波分析 145
5.4　三相电压型逆变器 147
5.4.1　电路工作原理 147
5.4.2　SPWM策略 148
5.4.3　谐波分析 152
5.5　空间矢量脉宽调制 154
5.5.1　空间电压矢量 154
5.5.2　SVPWM调制方法 156
5.5.3　PSIM模型 157
5.5.4　性能仿真 162
5.5.5　谐波分析 164

第6章　单相整流电路 167
6.1　单相桥式整流电路 167
6.1.1　电阻负载单相桥式二极管整流电路 167
6.1.2　容性负载单相桥式二极管整流电路 168
6.1.3　感性负载单相桥式二极管整流电路 171
6.2　相控整流电路 172
6.2.1　电阻负载单相桥式晶闸管半控整流电路 172
6.2.2　容性负载单相桥式晶闸管半控整流电路 174
6.2.3　感性负载单相桥式晶闸管半控整流电路 175
6.2.4　蓄电池负载单相桥式晶闸管半控整流电路 178
6.3　单相PWM整流电路 180
6.3.1　PWM整流器的基本原理 180
6.3.2　单相电压型PWM整流电路PSIM模型 182
6.3.3　性能仿真 184

第7章　纯电动汽车电力电子系统仿真 186
7.1　系统仿真模型 186
7.1.1　系统组成 186
7.1.2　整车模型 187
7.1.3　动力电池组模型 191
7.1.4　高压母线模型 192
7.2　低压电气系统模型 194
7.2.1　高低压DC-DC直流变换器模型 194
7.2.2　动态性能仿真 194
7.3　电驱动系统模型 196
7.3.1　整车控制模型 197
7.3.2　三相交流永磁同步电机模型 200
7.3.3　电机控制模型 203
7.4　系统性能仿真 210
7.4.1　转矩控制模式 210
7.4.2　转速控制模式 212
参考文献 214