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专利号: 2018113595013
申请人: 江苏理工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于带宽的电动汽车复合电源功率分配控制方法,其特征在于,包括:S10根据电动汽车的复合电源及负载组建功率分配控制系统;

其中,所述复合电源包括,用于提供能量的蓄电池及用于提供功率的超级电容器;负载为直流永磁电机;所述功率分配控制系统中包括,与蓄电池串联连接的单向升压变换器、与超级电容器串联连接的双向升降压变换器及功率分配控制器,所述功率分配控制器分别与所述直流永磁电机、单向升压变换器及双向升降压变换器连接;所述单向升压变换器中包括用于控制功率输出的第一控制开关和第二控制开关,所述双向升降压变换器中包括用于控制工作模式的第三控制开关和第四控制开关,所述工作模式包括升压模式和降压模式,当双向升降压变换器的功率由超级电容器的低压侧流向高侧压时为升压模式,当负载功率向超级电容器测流动时为降压模式;

S20实时获取电动汽车运行时的负载电压及电枢电流,得到负载需求功率;

S30功率分配控制器基于带宽调节的频率解耦技术将得到的负载需求功率进行分配,得到蓄电池功率和超级电容器功率;

S40功率分配控制器根据蓄电池功率和超级电容器功率分别控制第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关及第四控制开关的通断,实现对蓄电池一侧及超级电容器一侧输出功率的控制。

2.如权利要求1所述的功率分配控制方法,其特征在于,

所述功率分配控制器中包括一个低通滤波器;

在步骤S30,功率分配控制器将得到的负载需求功率进行分配,得到蓄电池功率和超级电容器功率,进一步包括:S31功率分配控制器将得到的负载需求功率通过低通滤波器进行带宽调节和频率解耦,得到蓄电池功率;

S32根据负载需求功率及蓄电池功率得到超级电容器功率。

3.如权利要求1或2所述的功率分配控制方法,其特征在于,所述单向升压变换器中包括第一滤波电感L1、第二滤波电感L2、第一控制开关S1、第二控制开关S2、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3及输出电容C0,其中,第一滤波电感L1的第一端与蓄电池的阳极连接、第二端与第一二极管D1的正极连接,第一二极管D1的负极与第三二极管D3的正极连接;

第二滤波电感L2的第一端与蓄电池的阳极连接、第二端与第二二极管D2的正极连接,第二二极管D2的负极与第三二极管D3的正极连接;第一控制开关S1的集电极与第二滤波电感L2的第二端连接、发射极接地、基极为通断控制端;第二控制开关S2的集电极与第一滤波电感L1的第二端连接、发射极接地、基极为通断控制端,输出电容C0的一端与第三二极管D3的负极连接作为单向升压变换器的输出端、另一端接地。

4.如权利要求3所述的功率分配控制方法,其特征在于,所述双向升降压变换器中包括第三滤波电感LUC、第三控制开关S3及第四控制开关S4,其中,第三滤波电感LUC的第一端与超级电容器的正极连接、第二端与第四控制开关S4的发射极连接,第四控制开关S4的基极为通断控制端、集电极为双向升降压变换器的输出端;第三控制开关S3的集电极与第三滤波电感LUC的第二端连接、发射极接地、基极为通断控制端。

5.如权利要求4所述的功率分配控制方法,其特征在于,步骤S10,根据电动汽车的复合电源及负载组建功率分配控制系统进一步包括:S11分别对蓄电池和超级电容器建立工作模型;

S12根据蓄电池和超级电容器的工作模型及电动汽车的负载,分别对单向升压变换器和双向升降压变换器的参数进行配置,包括单向升压变换器的占空比d1、第一滤波电感L1和第二滤波电感L2的电感量、输出电容C0的容量、双向升降压变换器的占空比d2及第三滤波电感LUC的电感量;

S13根据电动汽车的复合电源、负载及配置的各项参数组建功率分配控制系统。

6.如权利要求5所述的功率分配控制方法,其特征在于,在步骤S12中,单向升压变换器的占空比d1为:其中,Vs为蓄电池两端的电压,V0为负载电压;

第一滤波电感L1电感量为:

第二滤波电感L2电感量为:

其中,f1为第一控制开关S1的开关频率,f2为第二控制开关S2的开关频率,且f1=f2=f;

Δi1为第一滤波电感L1电流的纹波,Δi2为第二滤波电感L2电流的纹波;

输出电容C0的容量为:

其中,ΔVo为负载电压V0的电压纹波,I0为负载电流;

在步骤S40中,功率分配控制器根据蓄电池功率根据占空比d1控制第一控制开关S1和第二控制开关S2通断,实现对蓄电池一侧输出功率的控制。

7.如权利要求6所述的功率分配控制方法,其特征在于,功率分配控制系统中还包括用于对双向升降压变换器输出电流进行控制的闭环控制器,所述闭环控制器中包括比较器、PI调节器及PWM产生器,PI调节器分别与比较器和PWM产生器连接;

在步骤S40中,比较器将第三滤波电感LUC的电流实际值与其参考值进行比较得到差值之后,依次经过PI调节器和PWM产生器生成控制第三控制开关S3及第四控制开关S4通断的控制信号,实现对双向升降压变换器输出电流的控制,进而控制超级电容器一侧输出的功率。

8.如权利要求7所述的功率分配控制方法,其特征在于,在双向升降压变换器中,状态变量方程为:其中,VUC为超级电容器电压,ia为电枢电流Ia的瞬时值,iUC为超级电容器电流IUC的瞬时值,Vdc为直流母线电压,且Vdc=Vo;

对所述状态变量方程进行拉普拉斯变换,得到闭环控制的传递函数:

简化后得到:

其中,iUC(s)为超级电容器电流IUC的频域值,D(s)=1-d2,LUC为双向升降压变换器的电感,kp为PI调节器的比例常数, ki为微分常数, wn为自然频率,ξ为阻尼比, τ是闭环控制传递函数的零时间常数,