【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及電動汽車，特別是一種無電解電容的直流充電樁模塊及其輸出紋波控制方法。
技術(shù)介紹
1、隨著電動汽車?yán)m(xù)航里程的不斷增加，充電速度是限制電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素，對單個直流充電樁模塊的輸出功率需求越來越高。常見的充電樁模塊的功率等級包括11kw、22kw和40kw等。通過多個直流充電樁模塊的并聯(lián)使用能大幅提高總的充電功率，有效提高電動汽車電池的充電速率。
2、直流充電樁模塊通常為兩級式結(jié)構(gòu)：前級的三相功率因數(shù)校正(power?factorcorrection,pfc)整流器(實現(xiàn)交直流變換及功率因數(shù)校正)和后級的dc/dc變換器(滿足寬電池電壓范圍的充電需求)。前級三相pfc整流器對電網(wǎng)輸入的三相電進行整流，提高功率因數(shù)。前級pfc主要的拓?fù)浞桨赣腥嗔_關(guān)pfc整流器、三相vienna整流器和swiss整流器等，常用的控制方法有dq解耦控制、三相獨立控制和中點電位平衡控制等。后級dc/dc變換器用于對三相pfc整流器的輸出實現(xiàn)電壓等級變換，具備升降壓的功能。后級主要采用的拓?fù)浞桨赣衛(wèi)lc諧振變換器、串聯(lián)諧振變換器和移相全橋變換器等，主要采用的控制方法有變頻控制、變占空比控制和移相控制等。
3、在傳統(tǒng)方案中，通常將大容量電解電容用作儲能電容來平衡車用充電電源輸入與輸出的瞬時功率的差值。但電解電容內(nèi)部的電解質(zhì)在高溫和高電壓的環(huán)境下容易老化和腐蝕，導(dǎo)致電解電容容值衰減，是導(dǎo)致充電樁模塊失效的一個重要原因，影響充電樁的使用壽命和可靠性。
4、然而，目前的控制策略無法解決無電解電容帶來的較大
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本專利技術(shù)提出了一種無電解電容的直流充電樁模塊及其輸出紋波控制方法。
2、本專利技術(shù)的技術(shù)方案為，提出了一種無電解電容的直流充電樁模塊，包括前級pfc變換器和后級dc/dc變換器，所述前級pfc變換器和后級dc/dc變換器通過母線電容連接；
3、所述直流充電樁還具有用于控制后級dc/dc變換器開關(guān)周期的控制器，所述控制器可執(zhí)行變頻控制策略和輸出紋波控制策略；
4、且所述變頻控制策略作為主功率控制，用于根據(jù)所述直流充電樁中后級dc/dc變換器的輸出電氣參數(shù)調(diào)節(jié)所述后級dc/dc變換器中開關(guān)管的開關(guān)周期；
5、所述輸出紋波控制策略用于獲取所述直流充電樁中紋波變化趨勢所對應(yīng)的變量，并將所述變量經(jīng)過控制環(huán)路計算獲取開關(guān)周期補償結(jié)果，以用于進一步調(diào)節(jié)所述后級dc/dc變換器中開關(guān)管的開關(guān)周期。
6、進一步的，所述前級pfc變換器包括以下任一種整流器：三相pwm整流器，包括三相六開關(guān)pfc整流器、三相vienna整流器和swiss整流器；
7、所述后級dc/dc變換器包括以下任一種變換器：llc諧振變換器、串聯(lián)諧振變換器和移相全橋變換器；
8、所述無電解電容的直流充電樁模塊的公共母線采用非電解電容作為母線電容，且所述公共母線與所述母線電容連接。
9、本專利技術(shù)還提出了一種無電解電容的直流充電樁模塊的輸出紋波控制方法，所述輸出紋波控制方法，包括：
10、執(zhí)行變頻控制策略和輸出紋波控制策略以實現(xiàn)調(diào)節(jié)所述后級dc/dc變換器中開關(guān)管的開關(guān)周期；其中，
11、所述變頻控制策略具體為根據(jù)所述直流充電樁中后級dc/dc變換器的輸出電氣參數(shù)獲得主控制量dc_pi；
12、執(zhí)行輸出紋波控制策略，其用于獲取所述直流充電樁中紋波變化趨勢所對應(yīng)的變量，并將所述變量經(jīng)過控制環(huán)路計算獲取頻率補償結(jié)果，將所述主控量dc_pi與補償結(jié)果的和作為最終結(jié)果共同確定所述后級dc/dc變換器中開關(guān)管的開關(guān)周期。
13、進一步的，所述輸出電氣參數(shù)包括所述后級dc/dc變換器的輸出電壓vo和輸出電流io。
14、進一步的，所述變頻控制策略包括：
15、將所述輸出電壓vo與輸出電壓參考值vo_ref做差，獲取第一差值vo_error；
16、將所述輸出電流io與輸出電流參考值io_ref做差，獲取第二差值io_error；
17、將所述第一差值vo_error與所述第二差值io_error中的較小值作為輸出誤差output_error，對所述輸出誤差output_error進行比例積分控制，將所述比例積分控制的輸出值作為所述主控制量dc_pi用于調(diào)節(jié)所述后級dc/dc變換器中開關(guān)管的開關(guān)周期。
18、進一步的，所述輸出紋波控制策略包括：
19、根據(jù)所述母線電容的母線電壓vbus和所述輸出電壓vo計算得到表征二者變化趨勢的的第一變量part_ⅰ和第二變量part_ⅱ；
20、根據(jù)母線電壓紋波vbus_error、輸出電壓vo、以及主控制量dc_pi計算前饋變量forward；
21、根據(jù)所述第一變量part_ⅰ、第二變量part_ⅱ以及前饋變量forward計算前饋補償值forward_final；
22、依據(jù)所述前饋補償值forward_final和所述主控制量dc_pi共同確定所述后級dc/dc變換器中開關(guān)管的開關(guān)周期。
23、進一步的，所述根據(jù)所述母線電容的母線電壓vbus和所述輸出電壓vo計算得到表征二者變化趨勢的的第一變量part_ⅰ和第二變量part_ⅱ之前，還包括：
24、對所述輸出誤差output_error進行低通濾波，并對低通濾波后的輸出誤差output_error進行比例微分控制，將比例微分控制的結(jié)果作為所述第一變量part_ⅰ。
25、進一步的，所述根據(jù)所述母線電容的母線電壓vbus和所述輸出電壓vo計算得到表征二者變化趨勢的的第一變量part_ⅰ和第二變量part_ⅱ之前，還包括：
26、根據(jù)輸出電壓vo計算母線電壓參考值vbus_ref，將所述母線電壓vbus與所述母線電壓參考值vbus_ref做差，將差值作為所述母線電壓紋波vbus_error；
27、根據(jù)母線電壓紋波vbus_error、輸出電壓vo、以及主控制量dc_pi計算前饋變量forward，計算模型為：
28、
29、其中，forward為所述前饋變量，vbus_error為所述母線電壓紋波，vo為所述輸出電壓，dc_pi為主控制量；
30、對所述前饋變量forward進行低通濾波后取微分值，所述微分值即為所述第二變量part_ii。
31、進一步的，依據(jù)所述前饋補償值forward_final和所述主控制量dc_pi共同確定所述后級dc/dc變換器中開關(guān)管的開關(guān)周期，具體包括：
32、將所述第一變量part_ⅰ、所述第二變量part_ⅱ、以及紋波變化趨勢所對應(yīng)的步長step_k相乘后進行積分，將積分結(jié)果作為前饋系數(shù)t_forward；
33、將所述前饋系數(shù)t_forward與前饋變量forward相乘并限幅以獲取前饋補償值f本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種無電解電容的直流充電樁模塊，其特征在于，包括前級PFC變換器和后級DC/DC變換器，所述前級PFC變換器和后級DC/DC變換器通過母線電容連接；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無電解電容的直流充電樁模塊，其特征在于，所述前級PFC變換器包括以下任一種整流器：三相PWM整流器，包括三相六開關(guān)PFC整流器、三相Vienna整流器和Swiss整流器；
3.一種采用如權(quán)利要求1至2任意一項權(quán)利要求所述的無電解電容的直流充電樁模塊的輸出紋波控制方法，其特征在于，所述輸出紋波控制方法，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的輸出紋波控制方法，其特征在于，所述輸出電氣參數(shù)包括所述后級DC/DC變換器的輸出電壓Vo和輸出電流Io。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的輸出紋波控制方法，其特征在于，所述變頻控制策略包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的輸出紋波控制方法，其特征在于，所述輸出紋波控制策略包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的輸出紋波控制方法，其特征在于，所述根據(jù)所述母線電容的母線電壓vbus和所述輸出電壓Vo計算得到表征二者變化趨勢的的第一變
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的輸出紋波控制方法，其特征在于，所述根據(jù)所述母線電容的母線電壓vbus和所述輸出電壓Vo計算得到表征二者變化趨勢的的第一變量PART_Ⅰ和第二變量PART_Ⅱ之前，還包括：
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的輸出紋波控制方法，其特征在于，依據(jù)所述前饋補償值Forward_Final和所述主控制量DC_PI共同確定所述后級DC/DC變換器中開關(guān)管的開關(guān)周期，具體包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種無電解電容的直流充電樁模塊，其特征在于，包括前級pfc變換器和后級dc/dc變換器，所述前級pfc變換器和后級dc/dc變換器通過母線電容連接；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無電解電容的直流充電樁模塊，其特征在于，所述前級pfc變換器包括以下任一種整流器：三相pwm整流器，包括三相六開關(guān)pfc整流器、三相vienna整流器和swiss整流器；
3.一種采用如權(quán)利要求1至2任意一項權(quán)利要求所述的無電解電容的直流充電樁模塊的輸出紋波控制方法，其特征在于，所述輸出紋波控制方法，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的輸出紋波控制方法，其特征在于，所述輸出電氣參數(shù)包括所述后級dc/dc變換器的輸出電壓vo和輸出電流io。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的輸出紋波控制方法，其特征在于，所述變...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉鈞，劉暢，黃銳，郭夏，
申請(專利權(quán))人：深圳威邁斯新能源集團股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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