基于单周期控制策略的新型电动汽车充电机制造技术

本发明专利技术公开了一种基于单周期控制策略的新型电动汽车充电机，包括三相电源，三相电源与LCL滤波器连接，LCL滤波器与三相PWM功率变换器主电路的输入端连接，三相PWM功率变换器的直流输出端并联支撑电容；同时第一负载和放电回路通过选择开关与三相PWM功率变换器的直流输出端并联；三相PWM功率变换器的控制系统采集LCL滤波器电感的电流信号、LCL滤波器与三相PWM功率变换器主电路输入端的连接点的电压信号以及支撑电容C的直流电压信号，控制三相PWM功率变换器工作输出相应的脉冲开关信号。本发明专利技术具有控制简单、响应速度快、生产成本低、可实现充电机由整流到逆变的无缝切换的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于单周期控制策略的新型电动汽车充电机。
技术介绍
电动汽车充电机是非线性负荷，充电时产生谐波电流，引起电压畸变。目前，消除和抑制电流谐波已成为电动汽车充电机的一个热点。1.三相PWM功率变换器由于具有网侧电流正弦、功率因数高、能量双向流动等优点，在电动汽车充电机中得到广泛应用。对三相PWM功率变换器的控制策略有滞环控制、预测控制、矢量控制、直接功率控制等，但这些控制方法均需要采用dq坐标变换和SPWM或SVPWM调制，系统较为复杂，生产成本高。2.单周期控制电路结构紧凑、所用元件少且响应速度快，但在轻载或反相逆变模式下出现系统运行不稳定的局限性，应用到电动汽车充电机上有很多困难。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决上述问题，对传统的单周期控制方法进行改进，提供一种基于单周期控制策略的新型电动汽车充电机，具有控制简单、响应速度快、生产成本低、可实现由整流到逆变的无缝切换的优点。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案:一种基于单周期控制策略的新型电动汽车充电机，包括三相电源，三相电源与LCL滤波器连接，LCL滤波器与三相PWM功率变换器主电路的输入端连接，三相PWM功率变换器的直流输出端并联支撑电容；同时负载和放电回路通过选择开关与三相PWM功率变换器的直流输出端并联；三相PWM功率变换器 的控制系统采集LCL滤波器电感的电流信号im、LCL滤波器与三相PWM功率变换器主电路输入端的连接点的电压信号Vm以及支撑电容C两端的直流电压信号Ud。，控制三相PWM功率变换器工作输出相应的脉冲开关信号。所述三相PWM功率变换器主回路采用由多个开关器件组成的三相全控桥。所述放电回路包括第二负载和直流可调电压的串联电路。所述三相PWM功率变换器的控制系统包括:多个RS触发器，每个RS触发器的g端、Q端均与一个桥臂的上、下桥臂开关器件的脉冲开关信号分别对应；每个RS触发器的R端分别与相应的比较器的输出端连接，其S端均与时钟信号模块连接；各比较器的正向端输入信号由检测电流im、检测电压Vm与1/Rf模块、Rs模块相互连接得到，负向端输入信号为锯齿波信号；所述锯齿波信号由误差信号Vm与Vm经过积分器产生的信号相叠加产生；所述误差信号Vm为参考电压与直流侧电压Ud。的差值经过PI调节器的输出信号。所述锯齿波载波信号SVm(l-t/T)，t为时间信号，τ为积分器时间常数，取τ =0.5TS，Ts为开关周期。所述检测电流im、检测电压Vm与1/Rf模块、Rs模块的相互连接关系为:电压信号Vm乘以增益1/Rf，得到虚拟电流信号inf ;虚拟电流inf乘以增益Rs得到Rsinf ；电流信号乘以增益Rs得到Rsirn ；Rsinf和Rsirn相叠加得到比较信号Rsin0, in0 = inf+irn。所述增益1/Rf中的Rf为可调电阻值，所述增益1/Rf中的Rs为三相电源等效内阻值。本专利技术的有益效果:1.电动汽车充电机采用三相PWM功率变换器，具有网侧电流正弦、功率因数高、能量双向流动等优点，可有效的抑制电流谐波，既可以实现正常方式下为电动汽车充电，又可以在电网负荷高峰时将电能回馈电网实现削峰填谷。2.采用改进的单周期控制策略，具有调制和控制的双重功能，结构简单、成本低，且既不需要划分60°控制区间也无需增加区间选择电路等逻辑控制电路，控制方法实现更为简便。3.在三相PWM功率变换器单周期控制系统中引入电压前馈控制，并通过调节可调电阻Rf产生虚拟电流，可实现由整流模式向逆变模式的平滑无缝切换。附图说明图1为三相PWM功率变换器主电路拓扑结构；图2为改进的三相PWM功率变换器的控制系统框图；图3为虚拟电流与检测电流叠加与锯齿波相比较产生的开关信号； 图4为LCL滤波器参数绘制的波特图；图5为三相PWM功率变换 器A相电压、电流以及直流侧电压；图6为负载由25 Ω突增到50 Ω时A相电压、电流以及直流侧电压；图7为三相PWM功率变换器由整流模式过渡到逆变模式。其中，1.三相电源；2.LCL滤波器；3.三相全控桥；4.支撑电容；5.选择开关；6.第一负载；7.第二负载；8.直流可调电压；9.PI调节器；10.积分器；11.比较器；12.RS触发器；13.时钟信号模块；14.1/Rf模块；15.Rs模块。具体实施例方式下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。如图1所示，一种基于单周期控制策略的新型电动汽车充电机，包括三相电源1，三相电源I与LCL滤波器2连接，LCL滤波器2与三相PWM功率变换器主电路的输入端连接，三相PWM功率变换器的直流输出端并联支撑电容4 ;同时第一负载6和放电回路通过选择开关5与三相PWM功率变换器的直流输出端并联；三相PWM功率变换器的控制系统采集LCL滤波器2电感的电流信号im、LCL滤波器2与三相PWM功率变换器主电路输入端的连接点的电压信号vm以及支撑电容4两端的直流电压信号Ud。，控制三相PWM功率变换器工作输出相应的脉冲开关信号。所述三相PWM功率变换器主回路采用由多个开关器件组成的三相全控桥3。所述放电回路包括第二负载7和直流可调电压8的串联电路。开关电路中选择开关5与A连接时第一负载6接入主电路，三相PWM功率变换器工作在整流模式，充电机给电动汽车充电；选择开关5由A指向B时，第二负载7和直流可调电压8的串联电路接入主电路，三相PWM功率变换器由整流模式过渡到逆变模式，实现在电网负荷高峰时将电能回馈电网实现削峰填谷。 所述LCL滤波器三相对称，包括网侧电感Ls、整流侧电感L、电感侧寄生电阻Rp滤波电容Cf、电容侧寄生电阻R。；各相电感L与电阻&串联，该串联电路一端与三相全控桥3桥臂中点相连接，另一端分别与电感Ls、电容Cf与电阻R。的串联电路连接；电感Ls另一端与三相电源I内阻Rs连接；电容Cf与电阻R。的串联电路的另一端与其他两相的电容Cf与电感R。的串联电路连接。如图2所示，所述三相PWM功率变换器的控制系统包括:多个RS触发器12，每个RS触发器12的^端、Q端输出对应相的上、下桥臂开关器件的脉冲开关信号；每个RS触发器12的R端分别与相应的比较器11的输出端连接，其S端均与时钟信号模块13连接；t匕较器11的正向端输入信号由检测电流im、检测电压vm与1/Rf模块14、Rs模块15相互连接得到，负向端输入信号为锯齿波信号；所述锯齿波信号由误差信号Vm与Vm经过积分器10产生的信号相叠加产生；所述误差信号Vm为参考电压与直流侧电压Ud。的差值经过PI调节器9的输出信号。所述锯齿波载波信号SVm(l_t/T)，t为时间信号，τ为积分器时间常数，取τ =0.5TS，Ts为开关周期。所述检测电流im、检测电压Vm与1/Rf模块14、Rs模块15的相互连接关系为:电压信号Vm乘以增益1/Rf，得到虚拟电流信号inf ;虚拟电流inf乘以增益Rs得到Rsinf ；电流{曰可乘以增￡fL Rs得到RsIrn ；RsInf和RsIrn相置加得到比较可Rsino， η0 = Inf+Irn0所述增益1/Rf中的Rf为可调电阻值，所述增益Rs中的Rs为三相电源等效内阻值。如图3所示，虚拟电流与检测电流之和与锯齿波相比较产生的开关信号为:权利要求1.一种基于单周期控制策略的新本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于单周期控制策略的新型电动汽车充电机，其特征是，包括三相电源，三相电源与LCL滤波器连接，LCL滤波器与三相PWM功率变换器主电路的输入端连接，三相PWM功率变换器的直流输出端并联支撑电容；同时第一负载和放电回路通过选择开关与三相PWM功率变换器的直流输出端并联；三相PWM功率变换器的控制系统采集LCL滤波器电感的电流信号irn、LCL滤波器与三相PWM功率变换器主电路输入端的连接点的电压信号vrn以及支撑电容C两端的直流电压信号Udc，控制三相PWM功率变换器工作输出相应的脉冲开关信号。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴奎华，张晓磊，杨慎全，
申请(专利权)人：国家电网公司，山东电力集团公司电力经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：