电动汽车电池均衡电路：多绕组变压器PWM设计与分析

"这篇论文是2013年10月发表在《电机与控制学报》第17卷第10期上，作者为程夕明和薛涛，研究内容涉及电动汽车动力电池组的均衡问题。他们提出了一种基于多绕组脉冲变压器的主动均衡电路设计，旨在解决电动汽车在使用过程中电池组一致性差的问题。" 本文主要探讨了电动汽车动力电池组在运行过程中普遍存在的不一致性问题。为了改善这种情况，作者设计了一种创新的均衡电路，该电路采用了多绕组脉冲变压器作为核心元件。这种均衡电路的工作原理和拓扑结构是其独特之处，它能够有效地转移电池之间的能量，以实现电池电量的一致性。 在设计过程中，作者深入研究了两种控制策略——Top平衡（顶部平衡）和Bottom平衡（底部平衡）。Top平衡策略通常是从高电压电池向低电压电池转移能量，而Bottom平衡则是相反，从低电压电池向高电压电池传输能量。这两种策略可以根据电池的状态灵活选择，以达到最佳的均衡效果。 关键在于，论文提出了基于最大占空比的脉冲宽度调制（PWM）设计方法。占空比是PWM信号中高电平时间相对于周期的比例，控制着能量传递的效率和速度。通过优化占空比，可以确保在给定的工作条件下，电池组的均衡系统能实现最大化的能量转移，即原边和副边绕组都能达到最高的均衡电流工作状态。 为了验证所提出的均衡电路设计，作者构建了PSIM（电力系统仿真）模型进行仿真，并进行了实际实验。仿真和实验结果一致表明，无论是在理论分析还是实际操作中，电池组均衡系统的原、副边绕组都能有效地执行最大占空比控制，实现了高效的能量均衡，从而验证了这种方法的正确性和实用性。 总结起来，这篇论文详细阐述了基于多绕组变压器的电池均衡电路设计，包括其工作原理、控制策略和占空比优化方法，为电动汽车的电池管理系统提供了新的思路和解决方案。这一方法对于提高电池组的性能和延长其使用寿命具有重要意义，对于电动汽车行业的技术发展有着积极的推动作用。