[發(fā)明專利]計及負載特性的柴儲型車載電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性設計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810038999.7
• 申請日: 2018-01-16
• 公開（公告）號: CN107994562B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設計）人: 徐海亮;趙仁德;馬文忠;陳路明;高強;馬曉軍;魏曙光;廖自力
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）;中國人民解放軍陸軍裝甲兵學院
• 主分類號: H02J1/10
• 分類號: H02J1/10;H02J1/12
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

1.一種計及負載特性的柴儲型車載電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性設計方法，其特征在于，所述的車載電源系統(tǒng)包括柴油發(fā)電機組、蓄電池組、直流母線，以及變流裝置；其中，所述的變流裝置包括整流器和DC/DC變換器，所述的柴油發(fā)電機組通過所述的整流器并聯(lián)在所述的直流母線上，所述的蓄電池組通過所述的DC/DC變換器并聯(lián)在所述的直流母線上；所述的穩(wěn)定性設計方法包括三個流程，流程一為建立柴儲型車載電源系統(tǒng)的平均電路模型，并估算系統(tǒng)的穩(wěn)定約束條件I；流程二為建立柴儲型車載電源系統(tǒng)的功率平衡方程，并估算系統(tǒng)的穩(wěn)定約束條件II；流程三為根據(jù)流程一、流程二得到的穩(wěn)定約束條件I、II，獲得柴儲型車載電源系統(tǒng)為確保系統(tǒng)穩(wěn)定需滿足的約束條件；

所述的流程一具體為：

S1.1建立柴儲型車載電源系統(tǒng)的平均電路模型；其中，蓄電池組及其DC/DC變換器等效為電壓控制電流源I_out，柴油發(fā)電機組及其整流器等效為電流源I_g；電壓控制電流源I_out和電流源I_g采用并聯(lián)連接形式，其中電壓控制電流源I_out的表達式具體為：

式中，U_bat為蓄電池組正負極間電壓，U_dc為直流母線平均電壓或DC/DC變換器高壓側的平均電壓，U_ref為直流母線指令電壓，u_dc為直流母線實測電壓，u_c1為比例積分控制器模擬電容的端電壓，R₁、R₂分別為比例積分控制器的前級模擬電阻、后級模擬電阻；g為比例積分控制器的輸出，且有

所述的電流源I_g的表達式為：

式中表示直流母線出線端實測負載電流的平均值；

S1.2計算流經(jīng)直流母線電容的電流I_C，即：

式中，C為直流母線電容的容值，R_L為阻性負載的等效電阻，P_CPL為恒功率負載的功率；

S1.3計算流經(jīng)比例積分控制器模擬電容的電流即：

式中，C₁為比例積分控制器模擬電容的容值；

S1.4令x₁＝u_dc，x₂＝u_c1，聯(lián)立式(1.1)～(1.5)，得到：

S1.5設系統(tǒng)工作于某穩(wěn)態(tài)運行點X(X₁，X₂)，由式(1.6)可得：

根據(jù)式(1.7)，計算系統(tǒng)的雅可比矩陣為：

S1.6根據(jù)步驟S1.5得到的雅可比矩陣，獲得系統(tǒng)的特征根方程：

式中，λ表示特征根，E表示單位矩陣；

S1.7根據(jù)步驟S1.6得到的特征根方程，求解系統(tǒng)的特征根為：

式中，K_p＝R₂/R₁，為比例積分控制器的比例系數(shù)；τ＝R₁C₁，為比例積分控制器的積分常數(shù)；R_CPL為恒功率負載的等效電阻，且有λ的下標“1,2”表示特征根的序號；

S1.8由于式(1.10)中τ的取值往往為毫秒級，于是有：

由式(1.10)和(1.11)可知，系統(tǒng)有兩個復數(shù)根；根據(jù)李雅普諾夫穩(wěn)定性分析理論，為確保系統(tǒng)穩(wěn)定，式(1.10)中根的實部必須小于零，即有

求解式(1.12)，得

式(1.13)所示不等式即為系統(tǒng)的穩(wěn)定約束條件I；式中，Y_L為阻性負載的導納，且有Y_L＝1/R_L；P_CPLmax1為考慮穩(wěn)定約束條件I時恒功率負載的最大功率。