[發明專利]電動汽車放電系統的雙向DC/DC變換器切換控制方法

在審

• 申請號: 202210344209.4
• 申請日: 2022-04-02
• 公開（公告）號: CN114756960A
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 郭鑫;李偉鵬;高陽;鄧飛
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F17/16;B60L58/10;H02M3/158
• 代理公司: 北京國昊天誠知識產權代理有限公司 11315
• 代理人: 楊芳

電動汽車放電系統的雙向DC/DC變換器切換控制方法，用以實現電動汽車動力電池驅動電機運行及實現電機能量回饋。包括以下步驟：步驟1，建立以雙向BUCK/BOOST變換器為例的雙向DC/DC變換器切換系統模型；步驟2，基于步驟1所建立切換模型，設計切換控制器以實現雙向BUCK/BOOST變換器直接切換控制；具有控制策略能夠實現電動汽車放電系統中能量雙向流動控制；切換模型能夠精確描述變換器工作過程；切換控制器簡單無需復雜的控制參數整定過程，能夠直接輸出開關狀態，無需復雜的脈沖寬度調制過程；對于電路參數不敏感，在電路參數不確定或發生變化時具有強魯棒性的優點。

技術領域

本發明屬于新能源技術領域，具體涉及電動汽車放電系統的雙向DC/DC變換器切換控制方法。

背景技術

電動汽車的放電系統，通過電能轉換電路將電池中的能量傳輸給驅動電機，從而驅動電動汽車運行，是電動汽車運行的關鍵組成部分。對于電動汽車放電系統中實現能量轉換及控制的電力電子變換器進行建模與控制研究，從而提升電動汽車放電系統的效率，穩定性及性能，是提升電動汽車續航里程，加速能力等性能的關鍵。

目前，為節約電動汽車動力電池的能量消耗，實現電動汽車續航里程的增加，電動汽車的放電系統通常具有再生回饋制動功能，即實現電動汽車放電系統中能量的雙向流動。放電系統正常運行時，電池輸出能量給電機以驅動電動汽車行駛。當電動汽車處于制動過程中時，放電系統將制動所產生的能量回收到動力電池中，從而實現提高續航里程的目的。這里就需要電動汽車放電系統采用具有能夠實現電能雙向流動的DC/DC變換器實現電池能量釋放及電機能量回收的功能。

以雙向BUCK/BOOST變換器為代表的雙向DC/DC被廣泛應用于電動汽車放電系統中。研究雙向DC/DC變換器的建模和控制策略，以實現變換器效率及性能的提升，一直是研究的熱點。由于功率開關器件的存在，電力電子變換器為典型的非線性系統。傳統針對DC/DC變換器的建模方法，通過平均一個開關周期內的系統狀態并忽略系統的開關頻率特性，建立占空比、電壓及電流等系統狀態低頻變化對變換器影響的線性化模型，并基于線性系統理論對線性化模型設計控制器。因此，傳統的線性化建模方法不能準確描述變換器的工作狀態。基于傳統線性化建模方法所獲模型的傳統DC/DC變換器控制方法，只在系統線性工作點附近才能取得良好的性能，在發生擾動或者系統工作狀態變化時存在不穩定、建模及控制精度低等問題。此外，傳統控制方法通常采用的占空比控制方案，需要復雜的矢量調制過程。

發明內容

為克服上述現有技術的不足，本發明的目的是提供電動汽車放電系統的雙向DC/DC變換器切換控制方法，針對電動汽車放電系統中雙向DC/DC變換器的切換模型建立切換控制方法，該方法將雙向BUCK/BOOST變換器在不同開關狀態下的工作狀態視為不同子系統，通過建立雙向BUCK/BOOST變換器的切換模型實現變換器工作過程的精確描述。同時，基于切換模型設計切換控制器，切換控制器中將依據切換規則函數直接生成工作在不同工作模態下(放電，回饋)雙向BUCK/BOOST變換器的開關狀態，實現雙向BUCK/BOOST變換器直接切換控制。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：電動汽車放電系統的雙向DC/DC變換器切換控制方法，包括以下步驟：

步驟1，建立雙向BUCK/BOOST變換器切換模型；

所述步驟1中，建立雙向BUCK/BOOST變換器切換模型如下式所示：