[發(fā)明專利]一種充電機(jī)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210042619.X
• 申請(qǐng)日: 2012-02-23
• 公開（公告）號(hào): CN102570566A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 段善旭;劉寶其;陳昌松;蔡濤;方支劍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J7/10
• 分類號(hào): H02J7/10
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 方放

1.一種充電機(jī)系統(tǒng)，包括高頻整流器、高頻直流變壓器和控制器，高頻整流器和高頻直流變壓器通過直流母線連接，控制器生成第一～第六路驅(qū)動(dòng)信號(hào)送至高頻整流器，控制器生成第七、第八路驅(qū)動(dòng)信號(hào)送至高頻直流變壓器，其特征在于：

A.所述控制器包括采樣調(diào)理模塊、雙閉環(huán)控制模塊、第一信號(hào)發(fā)生模塊以及第二信號(hào)發(fā)生模塊；

(1)采樣調(diào)理模塊進(jìn)行下述操作：

(1.1)對(duì)交流母線的初始三相交流電壓u_sa，b，c、初始三相交流電流i_sa，b，c以及初始直流母線電壓u_sdc、初始電池電壓u_s0和初始電池電流i_s0進(jìn)行濾波，得到三相交流電壓u_a，b，c、三相交流電流i_a，b，c、直流母線電壓u_dc、高頻直流變壓器輸出電壓u₀、高頻直流變壓器輸出電流i₀；

(1.2)對(duì)三相交流電壓u_a，b，c進(jìn)行鎖相，得到相位信號(hào)θ，送至第一信號(hào)發(fā)生模塊；

(1.3)進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，將三相靜止坐標(biāo)系下三相交流電壓u_a，b，c、三相交流電流i_a，b，c變換為同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下交流有功電壓u_d、交流無功電壓u_q、交流有功電流i_d、交流無功電流i_q，送至雙閉環(huán)控制模塊；

同時(shí)，將u_dc、u₀和i₀送至雙閉環(huán)控制模塊；

(2)雙閉環(huán)控制模塊進(jìn)行下述操作：

(2.1)判斷是否u₀＜u₀^*，是則進(jìn)行步驟(2.2)，否則進(jìn)行步驟(2.4)，輸出電壓設(shè)定值u₀^*＝100V～120V，對(duì)應(yīng)所充電電池的充電截止電壓，由電池手冊(cè)規(guī)定；

(2.2)計(jì)算輸出電流誤差e_i：e_i＝i₀^*-i₀；其中，輸出電流設(shè)定值i₀^*＝0A～80A，對(duì)應(yīng)所充電電池的充電電流，由電池手冊(cè)規(guī)定；

(2.3)計(jì)算有功電流參考值i_d^*：i_d^*＝K_ipe_i+K_ii∫e_idt；

其中，K_ip和K_ii分別為電池電流比例系數(shù)和電池電流積分系數(shù)，5.1＜K_ip＜11.4，993＜K_ii＜1430，t為時(shí)間；

轉(zhuǎn)步驟(2.6)；

(2.4)計(jì)算輸出電壓誤差e_u：e_u＝u₀^*-u₀；

(2.5)計(jì)算有功電流參考值i_d^*：i_d^*＝K_upe_u+K_ui∫e_udt；

其中，K_up和K_ui分別為電池電壓比例系數(shù)和電池電壓積分系數(shù)，5.4＜K_up＜12.1，421＜K_ui＜606；

(2.6)計(jì)算有功電流誤差e_id：e_id＝i_d^*-i_d；

(2.7)計(jì)算有功調(diào)制電壓u_rd：u_rd＝K_ipd(e_id+K_dcu_dc)++K_iid∫(e_id+K_dcu_dc)dt；

其中，K_ipd、K_iid、K_dc分別為交流有功電流比例系數(shù)、交流有功電流積分系數(shù)和直流母線電壓前饋系數(shù)，13.5＜K_ipd＜30.5，591＜K_iid＜851；K_dc＝2i₀u₀/(3u_d)；

(2.8)計(jì)算無功電流誤差e_iq：e_iq＝i_q^*-i_q；其中，無功電流設(shè)定值i_q^*＝-Q^*/u_d，無功指令Q^*＝-6000Var～6000Var，由用戶給定；

(2.9)計(jì)算無功調(diào)制電壓u_rq：u_rq＝K_ipqe_iq+K_iiq∫e_iqdt；其中，交流無功電流比例系數(shù)K_ipq＝K_ipd；交流無功電流積分系數(shù)K_iiq＝K_iid；

將u_rd和u_rq送至第一信號(hào)發(fā)生模塊；

(3)第一信號(hào)發(fā)生模塊進(jìn)行下述操作：

(3.1)將同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的u_rd和u_rq變換為三相靜止坐標(biāo)系下的a相、b相、c相調(diào)制電壓u_ra、u_rb、u_rc；

(3.2)生成等效的a相、b相、c相空間矢量調(diào)制信號(hào)u′_ra、u′_rb、

urc′:ura′urb′urc′=uraurburc+uz111;]]>

其中，零序分量u_z＝-[max(u_ra，u_rb，u_rc)+min(u_ra，u_rb，u_rc)]/2；max和min分別為求最大值和求最小值的運(yùn)算函數(shù)；

(3.3)生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)：

將u′_ra、u′_rb、u′_rc分別與頻率為20kHz，幅值為1的三角載波信號(hào)相比較，當(dāng)u′_ra大于三角載波信號(hào)瞬時(shí)值時(shí)，輸出第一路驅(qū)動(dòng)信號(hào)，當(dāng)u′_ra低于三角載波信號(hào)瞬時(shí)值時(shí)，輸出第二路驅(qū)動(dòng)信號(hào)；當(dāng)u′_rb大于三角載波信號(hào)瞬時(shí)值時(shí)，輸出第三路驅(qū)動(dòng)信號(hào)，當(dāng)u′_rb低于三角載波信號(hào)瞬時(shí)值時(shí)，輸出第四路驅(qū)動(dòng)信號(hào)；當(dāng)u′_rc大于三角載波信號(hào)瞬時(shí)值時(shí)，輸出第五路驅(qū)動(dòng)信號(hào)，當(dāng)u′_rc低于三角載波信號(hào)瞬時(shí)值時(shí)，輸出第六路驅(qū)動(dòng)信號(hào)；

將生成的第一～第六路驅(qū)動(dòng)信號(hào)送至高頻整流器；

(4)第二信號(hào)發(fā)生模塊進(jìn)行如下操作：

(4.1)產(chǎn)生幅值為0.48的直流電平信號(hào)u_rdc；

(4.2)生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)：

將u_rdc與頻率為50kHz，幅值為1的鋸齒波信號(hào)相比較，當(dāng)u_rdc大于鋸齒波信號(hào)瞬時(shí)值時(shí)，輸出第七路驅(qū)動(dòng)信號(hào)，當(dāng)u_rdc低于鋸齒波信號(hào)瞬時(shí)值時(shí)，輸出第八路驅(qū)動(dòng)信號(hào)；

將生成的第七、第八路驅(qū)動(dòng)信號(hào)送至高頻直流變壓器；

B.所述高頻整流器采用三相半橋電壓型高頻整流器或者三相全橋電壓型高頻整流器，當(dāng)所述高頻整流器為三相半橋電壓型高頻整流器時(shí)，所述第一信號(hào)發(fā)生模塊生成的第一～第六路驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別送至高頻整流器的第一～第六路驅(qū)動(dòng)信號(hào)接口；當(dāng)所述高頻整流器為三相全橋電壓型高頻整流器時(shí)，所述第一信號(hào)發(fā)生模塊生成的第一路驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別送至高頻整流器的第一、第四路驅(qū)動(dòng)信號(hào)接口、第二路驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別送至高頻整流器的第二、第三路驅(qū)動(dòng)信號(hào)接口、第三路驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別送至高頻整流器的第五、第八路驅(qū)動(dòng)信號(hào)接口、第四路驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別送至高頻整流器的第六、第七路驅(qū)動(dòng)信號(hào)接口、第五路驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別送至高頻整流器的第九、第十二路驅(qū)動(dòng)信號(hào)接口、第六路驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別送至高頻整流器的第十、第十一路驅(qū)動(dòng)信號(hào)接口；

C.所述高頻直流變壓器由高頻逆變單元、高頻變壓器、高頻整流單元構(gòu)成，所述高頻逆變單元輸出端連接高頻變壓器原邊，高頻變壓器副邊連接高頻整流單元；其中高頻逆變單元采用全橋逆變電路、半橋逆變電路或者推挽電路；高頻變壓器的原、副邊分別為一個(gè)或兩個(gè)抽頭；高頻整流器單元采用全橋整流電路或雙半波整流電路；

當(dāng)高頻逆變單元采用全橋逆變電路時(shí)，所述第二信號(hào)發(fā)生模塊生成的第七路驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別送至全橋逆變電路的第一、第四路驅(qū)動(dòng)信號(hào)接口、第八路驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別送至全橋逆變電路的第二、第三路驅(qū)動(dòng)信號(hào)接口；

當(dāng)高頻逆變單元采用半橋逆變電路或者推挽電路時(shí)，所述第二信號(hào)發(fā)生模塊生成的第七、第八路驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別送至半橋逆變電路或者推挽電路的第一、第二路驅(qū)動(dòng)信號(hào)接口。