一种应用于电动汽车充电器的Swiss整流器控制方法及系统技术方案

本发明专利技术提出了一种应用于电动汽车充电器的Swiss整流器控制方法及系统，通过将无源控制和分数阶理论相结合，提高了Swiss整流器建模精度，减小了输出电流纹波幅值，使得输入输出电流的质量得到改善，因此提高了电池充电的可靠性。可靠性。可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于电动汽车充电器的Swiss整流器控制方法及系统


[0001]本专利技术属于电动汽车充电控制相关
，尤其涉及一种应用于电动汽车充电器的Swiss整流器控制方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]随着汽车造成的环境污染和石油危机的日益严重，电动汽车的发展越来越受到人们的关注。然而，续航里程却是电动汽车推广的重要障碍，这不仅仅是只有电池技术性能决定的，如何使用和充电也会极大地影响电池性能。从这个角度出发，电池充电器的技术对电池的性能至关重要。
[0004]目前常见的充电器拓扑如六开关buck
‑
type整流器、矩阵整流器、Vienna整流器，其直流电压输出范围较高，需要额外的DC/DC变换器降压后才能连接到负载上。与以上整流器相比，Swiss整流器只需要经过单级转换就可以输出适合电动汽车电池的直流电压。与两级转换相比，单级转换的输出效率更高，成本更低。
[0005]在控制方案上，整流器一般采用PI控制，较快的电流内环控制输入电流保持正弦，较慢的电压外环稳定输出电压。但由于PI控制器的增益和带宽有限，不能有效抑制电感电流对输入电流的影响。且由于开关变换器的非线性特性，传统的线性控制策略难以满足较高的控制要求。

技术实现思路

[0006]为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种应用于电动汽车充电器的Swiss整流器控制方法及系统，
[0007]为实现上述目的，本专利技术的一个或多个实施例提供了如下技术方案：一种应用于电动汽车充电器的Swiss整流器控制方法，包括：
[0008]将Swi ss整流器转换为分数阶等效DC/DC模型，基于分数阶等效DC/DC模型得到占空比的控制律；
[0009]根据Swi ss整流器以电感电荷和电容电荷为广义坐标的动力学模型，建立Swi ss整流器系统EL方程，根据所述广义坐标与Swi ss整流器电路中状态变量的转换关系，对Swi ss整流器系统EL方程进行转换后得到电感电流的周期平均值；
[0010]基于所述分数阶等效DC/DC模型反推回Swi ss整流器瞬时等效模型，基于所述占空比的控制律得到Swi ss整流器开关管占空比条件函数，将所述电感电流的周期平均值代入所述Swi ss整流器开关管占空比条件函数，进而对Swi ss整流器进行控制。
[0011]第二个方面，本专利技术实施例一种应用于电动汽车充电器的Swi ss整流器控制系统，包括：
[0012]分数阶模型转换模块：将Swi ss整流器转换为分数阶等效DC/DC模型，基于分数阶
等效DC/DC模型得到占空比的控制律；
[0013]动力学建模模块：根据Swi ss整流器以电感电荷和电容电荷为广义坐标的动力学模型，建立Swi ss整流器系统EL方程，根据所述广义坐标与Swi ss整流器电路中状态变量的转换关系，对Swi ss整流器系统EL方程进行转换后得到电感电流的周期平均值；
[0014]控制模块：基于所述分数阶等效DC/DC模型反推回Swi ss整流器瞬时等效模型，基于所述占空比的控制律得到Swi ss整流器开关管占空比条件函数，将所述电感电流的周期平均值代入所述Swi ss整流器开关管占空比条件函数，进而对Swi ss整流器进行控制。
[0015]第三方面，本专利技术实施例提供一种计算机设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当计算机设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如上述一种应用于电动汽车充电器的Swiss整流器控制方法的步骤。
[0016]第四方面，本专利技术实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如上述一种应用于电动汽车充电器的Swiss整流器控制方法的步骤。
[0017]以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
[0018]在本专利技术中，通过将无源控制和分数阶理论相结合，提高了Swiss整流器建模精度，减小了输出电流纹波幅值，使得输入输出电流的质量得到改善，因此提高了电池充电的可靠性。
[0019]本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0020]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0021]图1为本专利技术实施例一中Swiss整流器电路拓扑；
[0022]图2为本专利技术实施例一中分数阶电抗元件符号；
[0023]图3为本专利技术实施例一中融合分数阶电抗的Swiss整流器电路拓扑；
[0024]图4为本专利技术实施例一中为Swiss整流器分数阶等效DC/DC模型；
[0025]图5为本专利技术实施例一中Swiss整流器瞬时等效模型；
[0026]图6(a)为本专利技术实施例一中Swiss整流器T
p
＝1,T
n
＝1时开关工作状态；
[0027]图6(b)为本专利技术实施例一中Swiss整流器T
p
＝1,T
n
＝0时开关工作状态；
[0028]图6(c)为本专利技术实施例一中Swiss整流器T
p
＝0,T
n
＝1时开关工作状态；
[0029]图6(d)为本专利技术实施例一中Swiss整流器T
p
＝0,T
n
＝0时开关工作状态；
[0030]图7为本专利技术实施例一中Swi ss整流器稳态电压电流波形；
[0031]图8为本专利技术实施例一中Swi ss整流器基于分数阶的无源控制框图；
[0032]图9为本专利技术实施例一中交流侧电压与电流波形；
[0033]图10为本专利技术实施例一中两种控制方案下的系统功率因数对比；
[0034]图11(a)为本专利技术实施例一中基于分数阶的无源控制方案下系统总谐波失真图；
[0035]图11(b)为本专利技术实施例一中P I控制方案系统总谐波失真图；
[0036]图12(a)为本专利技术实施例一中基于分数阶的无源控制方案下输出电压波形图；
[0037]图12(b)为本专利技术实施例一中P I控制方案输出电压波形图；
[0038]图13(a)为本专利技术实施例一中基于分数阶的无源控制方案下输出电流波形图；
[0039]图13(b)为本专利技术实施例一中P I控制方案下输出电流波形图。
具体实施方式
[0040]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0041]需要注本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于电动汽车充电器的Swiss整流器控制方法，其特征在于，包括：将Swiss整流器转换为分数阶等效DC/DC模型，基于分数阶等效DC/DC模型得到占空比的控制律；根据Swiss整流器以电感电荷和电容电荷为广义坐标的动力学模型，建立Swiss整流器系统EL方程，根据所述广义坐标与Swiss整流器电路中状态变量的转换关系，对Swiss整流器系统EL方程进行转换后得到电感电流的周期平均值；基于所述分数阶等效DC/DC模型反推回Swiss整流器瞬时等效模型，基于所述占空比的控制律得到Swiss整流器开关管占空比条件函数，将所述电感电流的周期平均值代入所述Swiss整流器开关管占空比条件函数，进而对Swiss整流器进行控制。2.如权利要求1所述的一种应用于电动汽车充电器的Swiss整流器控制方法，其特征在于，在分数阶等效DC/DC模型中在连续导通模式工作模式下，基于输入电流开关周期平均值与电感电流开关周期平均值的关系，得到占空比的控制律。3.如权利要求1所述的一种应用于电动汽车充电器的Swiss整流器控制方法，以Swiss整流器的电感电荷和电容电荷为广义坐标建立动力学模型中的EL方程，具体为：根据Swiss整流器在开关T
p
导通，T
n
导通、开关Tp导通，Tn关闭、开关Tp关闭，Tn导通、开关Tp关闭，Tn关闭四种开关状态下，根据电路中动能、势能、耗散函数、拉格朗日函数以及不同开关状态下电路中电感与电容的受力关系，得到不同开关状态下的EL方程，将不同开关状态下的EL方程合并得到动力学模型中的EL方程。4.如权利要求1所述的一种应用于电动汽车充电器的Swiss整流器控制方法，广义坐标与Swiss整流器电路中状态变量的转换关系，具体为：其中，β取值范围为0
‑
1，即电容电流是其电压的分数阶微分；q
C
为Swiss整流器电路中电容电荷。5.如权利要求1所述的一种应用于电动汽车充电器的Swiss整流器控制方法，在连续导通模式工作模式下，选择电感电流和电容电压作为系统新的状态变量，则转换后的EL方程为：其中，为Caputo微分算子...

【专利技术属性】
技术研发人员：李岩，李鑫，张承慧，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：