一种电动汽车直流充电器输出电压波纹抑制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电动汽车直流充电器输出电压波纹抑制系统，包括PI控制器模块，重复控制器模块；其中，PI控制器模块和重复控制器模块输出端通过加法器后作用到直流变换器中；PI控制器模块中包括PI控制器，所述PI控制器模块先将直流变换器输出电压Vo中的直流信号提取出来，再将直流变换器的期望输出电压值Vref与提取出来的直流信号做差值，最后通过PI控制器获得第一占空比d1；重复控制器模块中包括重复控制器，所述重复控制器模块先将直流变换器输出电压Vo中的交流信号提取出来，再将直流变换器的期望输出交流信号与提取出来的交流信号做差值，最后通过重复控制器获得第二占空比d2。本发明专利技术能够使得系统具有较好的稳定性以及动态性能，同时也能很好的抑制输出电压中的纹波信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于变换器
，特别涉及一种电动汽车直流充电器输出电压波纹抑制系统及方法。
技术介绍
目前电动汽车应用越来越广泛，而直流充电器是直接与电动汽车电池相连接的电源模块，因此对直流充电器的研究也越来越多。直流充电器将交流电变化为直流电为电动汽车电池进行充电，交流电的选取可以是三相交流电也可以是单相交流电，同时为保证电网质量，充电器通常需要进行功率因素校正和谐波抑制。单相直流充电器由功率因素调节电路(下文简称PFC)和直流变换器电路构成。由于直流变换器的输入是直接接在单相PFC的输出端，而单相PFC是交流输入，经过整流器输出直流电压直接作用到直流变换器上。因此单相PFC的输出电压中往往包含着交流成分，该交流成分也将作为输入作用到直流变换器上，使得直流变换器的输出电压会有部分纹波存在，且传统控制方法难以消除该纹波。如图1所示，直流变换器一般采用ZVS半桥三电平变换器主电路中Vin为输入直流电压源，C1和C2为输入分压电容，且容值很大；开关管Q1～Q4组成了半桥变换器的上下两只桥臂，分别在4个开关管Q1～Q4上并联吸收电容Cr1～Cr4以及反向并联二极管D1～D4；谐振电感Lr串联在变压器原边；使用飞跨电容Css使得开关管的电压钳位在Vin/2；变压器副边采用二极管DR1～DR4进行整流。通过对ZVS半桥三电平变换器进行小信号建模，得到相关表达式经拉氏变换后，可以得到控制量对输出电压的传递函数为 G v d ( s ) = v o ( s ) ^ d ( s ) ^ = V i n / 2 K s 2 L f C f + s ( L f R + R d C f ) + R d R + 1 ; ]]>其中Rd＝4Lr/(K2Ts)，Lr为谐振电感，Lf为滤波电感，Cf为滤波电容，K为ZVS半桥三电平变换器中高频变压器原副边变比，Ts为开关管的控制周期。变换器中变压器副边输出端LfCf滤波器的输入电压对输出电压的传递函数为 H o = 1 s 2 L f C f + s L f R + 1 . ]]>由于ZVS半桥三电平变换器具有变压器副边占空比丢失的特有现象，使得输出电压值往往不是所期望的电压值。因此要得到期望的电压输出则需采用闭环控制进行补偿控制，常用的补偿控制方法为PI控制。单纯的PI控制能实现对输出电压的控制，在考虑输入电压为稳定值，即无低频小信号的情况下，能使其稳定到期望电压值。但是由于直流变换器的输入端是直接接在单相PFC的输出端上，因此输入电压中往往存在一定的交流成分，而普通的PI控制却并不能滤掉这部分交流成分。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种能很好的抑制输出电压中的纹波信号的电动汽车直流充电器输出电压波纹抑制系统。技术方案：本专利技术提供了一种电动汽车直流充电器输出电压波纹抑制系统，包括PI控制器模块，重复控制器模块；其中，PI控制器模块和重复控制器模块输出端通过加法器后作用到直流变换器中；PI控制器模块中包括PI控制器，所述PI控制器模块先将直流变换器输出电压Vo中的直流信号提取出来，再将直流变换器的期望输出电压值Vref与提取出来的直流信号做差值，最后通过PI控制器获得第一占空比d1；重复控制器模块中包括重复控制器，所述重复控制器模块先将直流变换器输出电压Vo中的交流信号提取出来，再将直流变换器的期望输出交流信号与提取出来的交流信号做差值，最后通过重复控制器获得第二占空比d2。进一步，所述直流变换器为ZVS半桥三电平变换器。本专利技术还采用上述电动汽车直流充电器输出电压波纹抑制系统的抑制方法，包括以下步骤：步骤1：设定直流变换器的期望输出电压Vref；通过测量获取直流变换器的输出电压Vo；步骤2：通过PI控制器模块，重复控制器模块分别获得第一占空比d1和第二占空比d2；步骤3：将步骤2获得的第一占空比d1和第二占空比d2通过加法器相加后，作用到直流变换器。进一步，所述PI控制器模块获得第一占空比d1的方法为：通过对直流变换器的输出电压Vo进行采样，然后经过低通滤波提取出直流信号将变直流变换器的期望输出电压Vref与提取出来的直流信号做差值，通过PI控制器获得占空比d1；其中PI控制器中采用PI控制器拉氏变换后的传递函数计算占空比，PI控制器的传递函数为：式中，kp为比例系数，ki为积分系数，PI控制器传递函数的输入为变换器最终的期望输出电压值Vref与提取出来的直流信号的差值，输出为占空比d1。通过选取PI控制器的参数kp、ki使获得占空比d1小于1。其中，kp、ki参数可以通过理论分析或者试验的方法获得kp、ki本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动汽车直流充电器输出电压波纹抑制系统，其特征在于：包括PI控制器模块，重复控制器模块；其中，PI控制器模块和重复控制器模块输出端通过加法器后作用到直流变换器中；PI控制器模块中包括PI控制器，所述PI控制器模块先将直流变换器输出电压Vo中的直流信号提取出来，再将直流变换器的期望输出电压值Vref与提取出来的直流信号做差值，最后通过PI控制器获得第一占空比d1；重复控制器模块中包括重复控制器，所述重复控制器模块先将直流变换器输出电压Vo中的交流信号提取出来，再将直流变换器的期望输出交流信号与提取出来的交流信号做差值，最后通过重复控制器获得第二占空比d2。

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车直流充电器输出电压波纹抑制系统，其特征在于：包括PI控制器模块，重复控制器模块；其中，PI控制器模块和重复控制器模块输出端通过加法器后作用到直流变换器中；PI控制器模块中包括PI控制器，所述PI控制器模块先将直流变换器输出电压Vo中的直流信号提取出来，再将直流变换器的期望输出电压值Vref与提取出来的直流信号做差值，最后通过PI控制器获得第一占空比d1；重复控制器模块中包括重复控制器，所述重复控制器模块先将直流变换器输出电压Vo中的交流信号提取出来，再将直流变换器的期望输出交流信号与提取出来的交流信号做差值，最后通过重复控制器获得第二占空比d2。2.根据权利要求1所述的电动汽车直流充电器输出电压波纹抑制系统，其特征在于：所述直流变换器为ZVS半桥三电平变换器。3.采用如权利要求1所述的电动汽车直流充电器输出电压波纹抑制系统的抑制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：设定直流变换器的期望输出电压Vref；通过测量获取直流变换器的输出电压Vo；步骤2：通过PI控制器模块，重复控制器模块分别获得第一占空比d1和第二占空比d2；步骤3：将步...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙金良，刘国鹏，孙益兵，周一心，顾进飞，屈战，孙雷，宋福超，陈连松，李定胜，陈荣开，
申请(专利权)人：南京能瑞电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32