摘要
近年来，经济快速发展，环境污染问题日渐增多，传统燃油汽车逐渐无法满足时代发展的需求。将光伏发电技术和电动车技术相结合组成太阳能电动车，能够增加清洁能源利用率并减少对环境的污染。本文提出了一种四端口变换器，组成由光伏电池、蓄电池、超级电容为主的复合能源系统，并对该复合能源系统下的太阳能电车控制策略进行优化，使太阳能电动车驱动系统在多种模态、不同工况下仍然能够保持良好的响应速度，稳定性以及抗干扰性。 首先，对太阳能电动车主要组成部分，如光伏电池、蓄电池、超级电容及电机进行了选型和分析。设计了太阳能电动车能量管理策略及拓扑结构，根据太阳能电动车能量管理策略，利用BOOST、BUCK电路搭建了一种四端口变换器，由该四端口变换器构建的复合能源系统可以提高太阳能电动车的能量利用率和续航里程，优化太阳能电动车的整体性能。 其次，利用MATLAB/Simulink对四端口变换器几种模态进行仿真分析，验证了其拓扑结构及控制系统的有效性。仿真结果表明，构建的四端口变换器直流母线电压稳定，能源利用率高。可以实现超级电容启动加速、光伏板最大功率跟踪、超级电容和蓄电池共同供电，光伏板给蓄电池和超级电容反向充电，电机制动能量回馈等多种工作模态。 最后，对该复合能源系统下太阳能电动车驱动电机控制策略进行优化，以滑模控制算法为核心，对传统指数趋近律进行优化，设计了一种新型趋近律，该新型趋近律通过引入系统状态变量，随着系统运动点的变化调整状态变量的值，提升了系统的动态性能。并采用自抗扰扩张状态观测器（ExpansionStateObserver，ESO）在线估计控制系统的扰动，作为滑模速度控制器的前馈补偿，进一步提高了太阳能电动车驱动系统的抗干扰性和稳定性。并利用半实物仿真控制器YXSPACE-SP1000进行实验，对比不同控制策略下的各项性能指标。实验结果验证了本文所提出控制算法的可行性及优越性。
NETL