一种适用于电动汽车不同充电阶段谐波治理的APF控制电路制造技术

本实用新型专利技术涉及本实用新型专利技术公开了一种适用于电动汽车不同充电阶段谐波治理的APF控制电路，包括一谐波电流指令检测单元、一直流电容电压控制单元、一总指令电流控制单元、并网控制单元以及一PWM信号调制单元；所述谐波电流指令检测单元的输出端与所述直流电容电压控制单元的输出端均分别经第一加法器、第二加法器以及第三加法器与所述总指令电流控制单元的输入端相连，所述总指令电流控制单元的输出端经所述并网控制单元与所述PWM信号调制单元的输入端相连。本实用新型专利技术可实现APF在电动汽车不同充电阶段稳定的谐波补偿精度，具有控制简单、谐波滤除率高及动态响应能力好等优势。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电网电能质量优化
，具体涉及一种适用于电动汽车不同充电阶段谐波治理的APF控制电路。
技术介绍
电动汽车因其极好的环保性能和节约燃料的特点，已经成为未来汽车行业的发展趋势。为满足电动汽车电池充电或更换的需要必须建立电动车充电站，由充电站内的充电机对电池进行充电，而充电站的充电机是一个非线性负载，它的投入使用会给电网带来很大的谐波。如果能够在充电站投入使用前解决充电站的谐波问题，对于电动汽车的推广有重要意义。充电机的谐波主要来自充电机的整流装置部分，目前使用最多的是由三相不控整流桥构成的充电机。充电机输出功率的过程一般可分为2个阶段，充电第I阶段输出功率保持平稳不变，一定时间后(例如第150分钟)进入充电第II阶段，输出功率开始下降，最后(例如第270分钟)充电结束。实际运行中，电动汽车充电过程具有充电机输出电流阶梯下降、各次谐波含有率增大的特点，APF在此过程中的谐波补偿精度会变得不稳定。目前国内外尚未有已发表文献及专利，解决充电机对电动汽车充电的不同阶段输出电流大幅变化使得APF补偿精度下降的问题。根据福建省某大型充电站充电实验研究发现，APF补偿精度下降的原因是随着充电机输出电流的大幅变化，对包括APF装置在内的系统电路参数产生了影响，进而使原先基于电路参数恒定前提设计的控制算法失灵。因此，对APF控制器的设计必须考虑充电机输出电流大幅变化造成系统电路参数摄动的影响。现有APF控制算法多采用基于PI控制器的指令电流跟踪控制，其设计多基于系统电路参数恒定不变假设，虽然思路清晰，便于实现，但存在当系统工作状态或电路参数变化时，控制参数适应性差的问题，同时对PI参数的整定也比较困难。在20世纪60年代以来发展起来的线性最优控制理论中，虽然通过精确的建立系统的数学模型能够完整的刻画系统所有动态，通过最优控制理论来使系统的目标函数达到最优，但是当系统中存在不确定性(如系统电路参数发生摄动)时其控制性能无法保证最优。20世纪80年代以来，以H∞鲁棒控制为代表的鲁棒控制理论逐渐发展起来，其在系统建模中已经考虑了参数摄动这一不确定性的影响，设计出的控制器能够在保证系统稳定的同时将不确定性对控制性能的影响抑制到最小。本专利设计了一种适用于电动汽车不同充电阶段的H桥式APF H∞鲁棒控制实现方案，可广泛应用于电动汽车充电站的谐波治理，具 有稳态精度高、动态性能好等优点。所提出的系统数学模型直接在ABC三相静止坐标系下建立，其优点是无需锁相环节，可靠、易实现。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的是提供一种适用于电动汽车不同充电阶段谐波治理的APF控制电路，针对充电机对电动汽车充电的不同阶段输出电流大幅变化使得APF补偿精度下降的问题，采用该电路，可提高稳态补偿精度、具备良好的动态响应能力。本技术采用以下方案实现：一种适用于电动汽车不同充电阶段谐波治理的APF控制电路，电动汽车接入到充电站400V低压母线A、B、C三相上进行充电，三相H桥式APF接入到充电站400V低压母线A、B、C三相上进行谐波补偿，所述的APF控制电路包括一谐波电流指令检测单元、一直流电容电压控制单元、一总指令电流控制单元、一并网控制单元以及一PWM信号调制单元；所述谐波电流指令检测单元的输出端与所述直流电容电压控制单元的输出端均分别经第一加法器、第二加法器以及第三加法器与所述总指令电流控制单元的输入端相连，所述总指令电流控制单元的输出端经所述并网控制单元与所述PWM信号调制单元的输入端相连。进一步地，所述谐波电流指令检测单元包括一用以对所述充电站三相400V低压母线A、B、C各相电流分别进行检测得到各相的谐波补偿电流指令的瞬时PQ运算器，所述充电站400V低压母线A、B、C三相与电网系统的三相均与所述瞬时PQ运算器的输入端相连，所 述瞬时PQ运算器包括A相电流输出端、B相电流输出端以及C相电流输出端，所述A相电流输出端与所述第一加法器的一输入端相连，所述B相电流输出端与所述第二加法器的一输入端相连，所述C相电流输出端与所述第三加法器的一输入端相连。进一步地，所述直流电容电压控制单元包括一A相PI控制器、一A相乘法器、一B相PI控制器、一B相乘法器、一C相PI控制器以及一C相乘法器；所述A相PI控制器的输出端与所述A相乘法器的输入端相连，所述B相PI控制器的输出端与所述B相乘法器的输入端相连，所述C相PI控制器的输出端与所述C相乘法器的输入端相连；所述A相乘法器的输出端与第一加法器的另一输入端相连，所述B相乘法器的输出端与第二加法器的另一输入端相连，所述C相乘法器的输出端与第三加法器的另一输入端相连。进一步地，所述总指令电流控制单元包括一A相H∞鲁棒控制器、一B相H∞鲁棒控制器以及一C相H∞鲁棒控制器；所述一A相H∞鲁棒控制器的输入端与第一加法器的输出端相连，所述B相H∞鲁棒控制器的输入端与第二加法器的输出端相连，所述C相H∞鲁棒控制器的输入端与第三加法器的输出端相连。进一步地，所述并网控制单元包括一A相加法器、一B相加法器以及一C相加法器，所述A相加法器的输入端与A相H∞鲁棒控制器的输出端相连，所述B相加法器的输入端与B相H∞鲁棒控制器的输出端相连，所述C相加法器的输入端与C相H∞鲁棒控制器的输出端相连。进一步地，所述PWM单元调制单元包括一A相比较器、一B相比较器、一C相比较器以及一三角载波电路；所述A相比较器的一输入端与A相加法器的输出端相连，所述A相比较器的另一输入端与所述三角载波电路的输出端相连；所述B相比较器的一输入端与B相加法器的输出端相连，所述B相比较器的另一输入端与所述三角载波电路的输出端相连；所述C相比较器的一输入端与A相加法器的输出端相连，所述C相比较器的另一输入端与所述三角载波电路的输出端相连；所述A相比较器的输出端、B相比较器的输出端以及C相比较器的输出端均连接至APF装置。与现有技术相比，本技术具有以下优点：a)能够有效抑制因充电机输出电流大幅变化造成APF补偿精度下降的问题。b)具有控制简单、谐波滤除率高、动态响应能力好等优势，有利于工程应用。附图说明图1是60kW充电机输出功率随充电过程变化特性；图2是本技术APF、充电机负载与充电站低压400V系统连接图；图3是本技术单相等效谐波电路图；图4是本技术APF总控制结构框图；图5是本技术PQ运算方法谐波电流检测图；图6是本技术图6中A相电路的直流电容电压PI控制框图；图7是本技术并网指令电压控制图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本技术做进一步说明。本实施提供一种适用于电动汽车不同充电阶段谐波治理的APF控制电路，电动汽车接入到充电站400V低压母线A、B、C三相上进行充电，三相H桥式APF接入到充电站400V低压母线A、B、C三相上进行谐波补偿，如图4所示，所述的APF控制电路包括一谐波电流指令检测单元、一直流电容电压控制单元、一总指令电流控制单元、一并网控制单元以及一PWM信号调制单元；所述谐波电流指令检测单元的输出端与所述直流电容电压控制单元的输出端均分别经第一加法器、第二加法器以及第三加法器与所述总指令电流控制单元的输入端相连，所述总指令电流控制单元的输出端经所述并网控制单元与所述PWM信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于电动汽车不同充电阶段谐波治理的APF控制电路，电动汽车接入到充电站400V低压母线A、B、C三相上进行充电，三相H桥式APF接入到充电站400V低压母线A、B、C三相上进行谐波补偿，其特征在于：所述的APF控制电路包括一谐波电流指令检测单元、一直流电容电压控制单元、一总指令电流控制单元、一并网控制单元以及一PWM信号调制单元；所述谐波电流指令检测单元的输出端与所述直流电容电压控制单元的输出端均分别经第一加法器、第二加法器以及第三加法器与所述总指令电流控制单元的输入端相连，所述总指令电流控制单元的输出端经所述并网控制单元与所述PWM信号调制单元的输入端相连；所述谐波电流指令检测单元包括一用以对所述充电站三相400V低压母线A、B、C各相电流分别进行检测得到各相的谐波补偿电流指令的瞬时PQ运算器，所述充电站400V低压母线A、B、C三相与电网系统的三相均与所述瞬时PQ运算器的输入端相连，所述瞬时PQ运算器包括A相电流输出端、B相电流输出端以及C相电流输出端，所述A相电流输出端与所述第一加法器的一输入端相连，所述B相电流输出端与所述第二加法器的一输入端相连，所述C相电流输出端与所述第三加法器的一输入端相连；所述直流电容电压控制单元包括一A相PI控制器、一A相乘法器、一B相PI控制器、一B相乘法器、一C相PI控制器以及一C相乘法器；所述A相PI控制器的输出端与所述A相乘法器的输入端相 连，所述B相PI控制器的输出端与所述B相乘法器的输入端相连，所述C相PI控制器的输出端与所述C相乘法器的输入端相连；所述A相乘法器的输出端与第一加法器的另一输入端相连，所述B相乘法器的输出端与第二加法器的另一输入端相连，所述C相乘法器的输出端与第三加法器的另一输入端相连；所述总指令电流控制单元包括一A相H∞鲁棒控制器、一B相H∞鲁棒控制器以及一C相H∞鲁棒控制器；所述一A相H∞鲁棒控制器的输入端与第一加法器的输出端相连，所述B相H∞鲁棒控制器的输入端与第二加法器的输出端相连，所述C相H∞鲁棒控制器的输入端与第三加法器的输出端相连；所述并网控制单元包括一A相加法器、一B相加法器以及一C相加法器，所述A相加法器的输入端与A相H∞鲁棒控制器的输出端相连，所述B相加法器的输入端与B相H∞鲁棒控制器的输出端相连，所述C相加法器的输入端与C相H∞鲁棒控制器的输出端相连；所述PWM单元调制单元包括一A相比较器、一B相比较器、一C相比较器以及一三角载波电路；所述A相比较器的一输入端与A相加法器的输出端相连，所述A相比较器的另一输入端与所述三角载波电路的输出端相连；所述B相比较器的一输入端与B相加法器的输出端相连，所述B相比较器的另一输入端与所述三角载波电路的输出端相连；所述C相比较器的一输入端与A相加法器的输出端相连，所述C相比较器的另一输入端与所述三角载波电路的输出端相连；所述A相比较器的输出端、B相比较器的输出端以及C相比较器的输出端均连 接至APF装置。...

【技术特征摘要】
1.一种适用于电动汽车不同充电阶段谐波治理的APF控制电路，电动汽车接入到充电站400V低压母线A、B、C三相上进行充电，三相H桥式APF接入到充电站400V低压母线A、B、C三相上进行谐波补偿，其特征在于：所述的APF控制电路包括一谐波电流指令检测单元、一直流电容电压控制单元、一总指令电流控制单元、一并网控制单元以及一PWM信号调制单元；所述谐波电流指令检测单元的输出端与所述直流电容电压控制单元的输出端均分别经第一加法器、第二加法器以及第三加法器与所述总指令电流控制单元的输入端相连，所述总指令电流控制单元的输出端经所述并网控制单元与所述PWM信号调制单元的输入端相连；所述谐波电流指令检测单元包括一用以对所述充电站三相400V低压母线A、B、C各相电流分别进行检测得到各相的谐波补偿电流指令的瞬时PQ运算器，所述充电站400V低压母线A、B、C三相与电网系统的三相均与所述瞬时PQ运算器的输入端相连，所述瞬时PQ运算器包括A相电流输出端、B相电流输出端以及C相电流输出端，所述A相电流输出端与所述第一加法器的一输入端相连，所述B相电流输出端与所述第二加法器的一输入端相连，所述C相电流输出端与所述第三加法器的一输入端相连；所述直流电容电压控制单元包括一A相PI控制器、一A相乘法器、一B相PI控制器、一B相乘法器、一C相PI控制器以及一C相乘法器；所述A相PI控制器的输出端与所述A相乘法器的输入端相 连，所述B相PI控制器的输...

【专利技术属性】
技术研发人员：柯圣舟，郑欢，雷勇，杨晓东，林章岁，蒋朋博，吴宇忻，严通煜，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司，国家电网公司，国网福建省电力有限公司经济技术研究院，
类型：新型
国别省市：福建;35