CN104201703A - 一种解决双向充/放电机三路不平衡的方法 - Google Patents

一种解决双向充/放电机三路不平衡的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种解决双向充/放电机三路不平衡的方法，应用于三相电网，具体是通过限制输出电流变化区间且限制三路输出电流占空比不平衡调节的最大误差。本发明解决了三相输出不平衡差异过大给系统带来的麻烦，同时也解决了分别进行PI调节时可能会给系统带来不稳定的问题，并将三相输电流的差值调节到了1A以内，保证了整个系统的稳定，延长了整体硬件的使用寿命。

Description

一种解决双向充/放电机三路不平衡的方法
技术领域
本发明涉及电网技术领域，尤其涉及一种解决双向充/放电机三路不平衡的方法。
背景技术
有源电力滤波器(APF：Active Power Filter)是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的电力电子装置，能够对不同大小和频率的谐波进行快速跟踪补偿。APF可以通过采样负载电流并进行各次谐波和无功的分离，控制并主动输出电流的大小、频率和相位，并且快速响应，抵消负载中相应电流，实现了动态跟踪补偿，而且可以既补谐波又补无功和不平衡。
参看图1，双向充/放电机主要实现电池侧的电能与电网侧的电能双向交互作用，与电网侧双向电能交互是用APF的高频整流功能实现的，与电池侧的电能交互是通过充电机的BUCK降压与BOOST升功能实现的，APF与充/放电机之间是通过共用母线来实现电能的融合的。
当充/放电机充/放电的时候，一般用的算法是电压电流双闭环控制三相输出共同进行充/放电。参看图2，PI调节公式为：电压环：Vbatref＝Kp*Err+∑Ki*Err，电流环：Ibatref＝Kp*Err+∑Ki*Err，Kp为比例系数，Ki为积分系数。这种算法在电感电流不连续模式下可以达到三相充/放电电流基本平衡的效果，但是在电流连续的模式下当输出电流越来越大时，虽然占空比在共同的闭环作用下相同，但是由于三相输出硬件电路里边或多或少会有一点点阻抗的不同。这时三相输出平均电流会出现很大的差异，比如一台12千瓦的充/放电机，总输出电流80A，平均每路输出在27A左右，当单路电流大于10A时，电感电流进入连续模式，经过实验验证，虽然三相的输出占空比相同，但由于阻抗不同，其中一相会随着占空比的增大，平均电流值会保持在10A，不增多少，但另两相随着占空比的增加，平均电流可能会增加到35A以上，这样会缩短整体硬件的使用寿命，使软硬件的保护功能的设计也增加了很大的难度，也不利于整体硬件功率的放大，因为单路输出不平衡。
另外，也可以如此陈述：对于这种三相不平衡电路一般的解决方法应该是对三相分别进行PI调节，给共同的电流参考，这样会得到共同的输出电流。但这只是理论上的设想，到了现实中，当PI调节变动DSP中计数器的一个数量单位，实际的输出电流就会变化5到10A的电流量，这样如果真正的用到了，三相分别进行PI调节，会出现系统波动过大，而导致系统的不稳定。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种解决双向充/放电机三路不平衡的方法，以解决现有技术中的不足。
为了达到上述目的，本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
提供一种解决双向充/放电机三路不平衡的方法，应用于三相电网，其中，包括下列步骤：
S1.进入充电状态；
S2.判断平均电流是否大于电感电流临界值，否的话，执行三相误差清零，之后进入步骤S15；
S3.判断A相电流是否小于平均电流与允许误差电流的差，否的话，执行步骤S7；
S4.A路电流调节占空比减1；
S5.判断A相电流误差占空比是否大于N1，否的话，执行步骤S7；
S6.A相电流误差占空比等于N1；
S7.判断B相电流是否小于平均电流与允许误差电流的差，否的话，执行步骤S11；
S8.B路电流调节占空比减1；
S9.判断B相电流误差占空比大于N2，否的话，执行步骤S11；
S10.B相电流误差占空比等于N2；
S11.判断C相电流是否小于平均电流与允许误差电流的差，否的话，执行步骤S15；
S12.C路电流调节占空比减1；
S13.判断C相电流误差占空比是否大于N3，否的话，执行步骤S15；
S14.C相电流误差占空比等于N3；
S15.进入放电状态；
S16.判断平均电流是否大于电感电流临界值，否的话，执行三相误差清零，之后返回步骤S1；
S17.判断A相电流是否小于平均电流与允许误差电流的差，否的话，执行步骤S21；
S18.A路电流调节占空比减1；
S19.判断A相电流误差占空比是否大于N1，否的话，执行步骤S21；
S20.A相电流误差占空比等于N1；
S21.判断B相电流是否小于平均电流与允许误差电流的差，否的话，执行步骤S25；
S22.B路电流调节占空比减1；
S23.判断B相电流误差占空比是否大于N2，否的话，执行步骤S25；
S24.B相电流误差占空比等于N2；
S25.判断C相电流是否小于平均与允许误差电流的差，否的话，返回步骤S1；
S26.C路电流调节占空比减1；
S27.判断C相电流误差占空比是否大于N3，否的话，返回步骤S1；
S28.C相电流误差占空比等于N3，返回步骤S1；
其中，N1、N2和N3均为自然数。
上述的解决双向充/放电机三路不平衡的方法，其中，N1，N2，N3的数值相同。
上述的解决双向充/放电机三路不平衡的方法，其中，N1、N2和N3均为10。
上述的解决双向充/放电机三路不平衡的方法，其中，所述三相输电流的差值在1A以内。
与已有技术相比，本发明的有益效果在于：
解决了三相输出不平衡差异过大给系统带来的麻烦，同时也解决了分别进行PI调节时可能会给系统带来不稳定的问题，并将三相输电流的差值调节到了1A以内，保证了整个系统的稳定，延长了整体硬件的使用寿命。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是现有技术中双向充/放电机电路示意图；
图2是现有技术中电压电流双闭环控制三相输出进行充/放电的控制算法逻辑框图；
图3本发明解决双向充/放电机三路不平衡的方法实施例的流程示意框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明提供一种解决双向充/放电机三路不平衡的方法，应用于三相电网，具体是通过限制输出电流变化区间且限制三路输出电流占空比不平衡调节的最大误差。
以一台12千瓦、总输出电流80A的充/放电机为例，平均每路输出在27A左右，当单路电流大于10A时，电感电流进入连续模式。参看图3所示，本方法包括下列步骤：
S1.进入充电状态；
S2.判断平均电流是否大于电感电流临界值，否的话，执行三相误差清零，之后进入步骤S15；
S3.判断A相电流是否小于平均电流与允许误差电流的差，否的话，执行步骤S7；
S4.A路电流调节占空比减1；
S5.判断A相电流误差占空比是否大于N1，否的话，执行步骤S7；
S6.A相电流误差占空比等于N1；
S7.判断B相电流是否小于平均电流与允许误差电流的差，否的话，执行步骤S11；
S8.B路电流调节占空比减1；
S9.判断B相电流误差占空比大于N2，否的话，执行步骤S11；
S10.B相电流误差占空比等于N2；
S11.判断C相电流是否小于平均电流与允许误差电流的差，否的话，执行步骤S15；
S12.C路电流调节占空比减1；
S13.判断C相电流误差占空比是否大于N3，否的话，执行步骤S15；
S14.C相电流误差占空比等于N3；
S15.进入放电状态；
S16.判断平均电流是否大于电感电流临界值，否的话，执行三相误差清零，之后返回步骤S1；
S17.判断A相电流是否小于平均电流与允许误差电流的差，否的话，执行步骤S21；
S18.A路电流调节占空比减1；
S19.判断A相电流误差占空比是否大于N1，否的话，执行步骤S21；
S20.A相电流误差占空比等于N1；
S21.判断B相电流是否小于平均电流与允许误差电流的差，否的话，执行步骤S25；
S22.B路电流调节占空比减1；
S23.判断B相电流误差占空比是否大于N2，否的话，执行步骤S25；
S24.B相电流误差占空比等于N2；
S25.判断C相电流是否小于平均与允许误差电流的差，否的话，返回步骤S1；
S26.C路电流调节占空比减1；
S27.判断C相电流误差占空比是否大于N3，否的话，返回步骤S1；
S28.C相电流误差占空比等于N3，返回步骤S1；
在上述步骤中，N1，N2，N3均为自然数，在本案的最优选实施例中，N1、N2和N3数值相同，在本案中均取为10。通过上述步骤方法的执行，最终本方案使得三相输电流的差值调节到了1A以内。
从上述实施例可以看出，本发明的优势在于：
解决了三相输出不平衡差异过大给系统带来的麻烦，同时也解决了分别进行PI调节时可能会给系统带来不稳定的问题，并将三相输电流的差值调节到了1A以内，保证了整个系统的稳定，延长了整体硬件的使用寿命。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但本发明并不限制于以上描述的具体实施例，其只是作为范例。对于本领域技术人员而言，任何等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作出的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (4)

1.一种解决双向充/放电机三路不平衡的方法，应用于三相电网，其特征在于，包括下列步骤：
S1.进入充电状态；
S2.判断平均电流是否大于电感电流临界值，否的话，执行三相误差清零，之后进入步骤S15；
S3.判断A相电流是否小于平均电流与允许误差电流的差，否的话，执行步骤S7；
S4.A路电流调节占空比减1；
S5.判断A相电流误差占空比是否大于N1，否的话，执行步骤S7；
S6.A相电流误差占空比等于N1；
S7.判断B相电流是否小于平均电流与允许误差电流的差，否的话，执行步骤S11；
S8.B路电流调节占空比减1；
S9.判断B相电流误差占空比大于N2，否的话，执行步骤S11；
S10.B相电流误差占空比等于N2；
S11.判断C相电流是否小于平均电流与允许误差电流的差，否的话，执行步骤S15；
S12.C路电流调节占空比减1；
S13.判断C相电流误差占空比是否大于N3，否的话，执行步骤S15；
S14.C相电流误差占空比等于N3；
S15.进入放电状态；
S16.判断平均电流是否大于电感电流临界值，否的话，执行三相误差清零，之后返回步骤S1；
S17.判断A相电流是否小于平均电流与允许误差电流的差，否的话，执行步骤S21；
S18.A路电流调节占空比减1；
S19.判断A相电流误差占空比是否大于N1，否的话，执行步骤S21；
S20.A相电流误差占空比等于N1；
S21.判断B相电流是否小于平均电流与允许误差电流的差，否的话，执行步骤S25；
S22.B路电流调节占空比减1；
S23.判断B相电流误差占空比是否大于N2，否的话，执行步骤S25；
S24.B相电流误差占空比等于N2；
S25.判断C相电流是否小于平均与允许误差电流的差，否的话，返回步骤S1；
S26.C路电流调节占空比减1；
S27.判断C相电流误差占空比是否大于N3，否的话，返回步骤S1；
S28.C相电流误差占空比等于N3，返回步骤S1；
其中，N1、N2和N3均为自然数。
2.根据权利要求1所述的解决双向充/放电机三路不平衡的方法，其特征在于，N1，N2，N3的数值相同。
3.根据权利要求2所述的解决双向充/放电机三路不平衡的方法，其特征在于，N1、N2和N3均为10。
4.根据权利要求3所述的解决双向充/放电机三路不平衡的方法，其特征在于，所述三相输电流的差值在1A以内。
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