[發明專利]一種基于矩陣整流器的蓄電池控制方法及其裝置

在審

• 申請號: 201710442864.2
• 申請日: 2017-06-13
• 公開（公告）號: CN107222000A
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 胡望;胡戰虎;王志平;茅云壽;魯遙遙
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H02J7/02
• 分類號: H02J7/02;H02J7/10;H02J7/04
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 羅滿

技術領域

本發明涉及蓄電池充電管理技術領域，特別是涉及一種基于矩陣整流器的蓄電池控制方法及其裝置。

背景技術

鋰蓄電池被廣泛應用于各種商業和工業能量存儲系統，其中電力變換器作為鋰蓄電池充電系統的關鍵部位具有十分重要的作用。傳統采用不控整流和相控整流器對交流電網的交流電進行整流后輸入蓄電池充電，容易產生較大的輸出電壓紋波，且電網側諧波較大，嚴重危害蓄電池壽命及網側電能質量。同時傳統的控制策略擾動抑制能力差和動態性能不理想。

因此，如何提供一種能夠解決上述問題的基于矩陣整流器的蓄電池控制方法及其裝置是本領域技術人員目前需要解決的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于矩陣整流器的蓄電池控制方法及其裝置，通過矩陣整流器和滑模控制方式對蓄電池充電，能夠減少電網側諧波，抑制電壓擾動，補償功率因數，動態控制性能好。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種基于矩陣整流器的蓄電池控制方法，所述矩陣整流器的輸出端連接蓄電池，所述方法包括：

通過傳感器實時檢測電網側電壓和電流以及蓄電池的充電電壓和充電電流；

依據所述電網側電壓和電流以及所述充電電壓和所述充電電流進行滑模控制，輸出脈沖信號，驅動所述矩陣整流器內相應雙向開關的導通。

優選地，所述依據所述電網側電壓和電流以及所述充電電壓和所述充電電流進行滑模控制，輸出脈沖信號的過程具體為：

依據所述充電電壓和所述充電電流確定所述蓄電池當前的充電階段；

將所述充電電壓或所述充電電流與當前充電階段的預設電壓或預設電流進行作差處理，得到誤差值e_c；

依據所述誤差值e_c計算得到矩陣整流器的調制系數m；

依據所述電網側電壓和電流計算網側電壓和電流的相位差和電壓相位移α；

依據所述功率因數角計算得到功率因數的補償角度

采用電流空間矢量調制，依據所述調制系數m、所述補償角度和所述電壓相位移α確定各種開關組合對應的矢量的作用時間，依據所述作用時間得到所述脈沖信號。

優選地，所述依據所述充電電壓和所述充電電流確定當前的充電階段的過程具體為：

判斷所述充電電壓的大小，若所述充電電壓小于預充電電壓，則當前處于預充電階段，所述預充電階段內預設有預充電參考充電電流；

若所述充電電壓大于所述預充電電壓且小于恒壓充電電壓，則當前處于恒流充電階段，所述恒流充電階段內預設有恒流參考充電電流；

若所述充電電壓達到所述恒壓充電電壓，則當前處于恒壓充電階段，所述恒壓充電階段內預設有恒壓參考充電電壓；

所述恒壓充電階段，若所述充電電流小于預設充電終止電流時，充電結束。

優選地，所述依據所述誤差值計算得到矩陣整流器的調制系數m的過程具體為：

依據所述誤差值e_c設計得到滑模切換函數，所述滑模切換函數具體為：

為誤差變化率，c₁為第一滑模參數；

依據S₁的大小以及滑模控制函數得到所述矩陣整流器的調制系數m；所述滑模控制函數具體為：

所述依據所述功率因數角計算得到功率因數的補償角度的過程具體為：

依據所述功率因數角設計得到功率因數滑模切換函數，所述功率因數滑模切換函數具體為：

為電網側功率因數角變化率，c₂為第二滑模參數；

依據S₂的大小及功率因數滑模控制函數得到所述補償角度所述功率因數滑模控制函數具體為：

λ為第二正數常數，為最大補償角度。

優選地，所述依據所述電網側電壓和電流計算網側電壓和電流的相位差和電壓相位移α的過程具體為：

對所述電網側電壓和電流進行克拉克變換，依據克拉克變換后的電壓u_sα、u_sβ和電流i_sα、i_sβ計算電壓和電流的正余弦值：

依據所述正余弦值和功率因數角關系式計算所述電網側功率因數角所述功率因數角關系式為：

為解決上述技術問題，本發明還提供了一種基于矩陣整流器的蓄電池控制裝置，所述矩陣整流器的輸出端連接蓄電池，所述裝置包括：