CN107222000A - 一种基于矩阵整流器的蓄电池控制方法及其装置 - Google Patents

一种基于矩阵整流器的蓄电池控制方法及其装置 Download PDF

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CN107222000A CN201710442864.2A CN201710442864A CN107222000A CN 107222000 A CN107222000 A CN 107222000A CN 201710442864 A CN201710442864 A CN 201710442864A CN 107222000 A CN107222000 A CN 107222000A
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胡战虎
王志平
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Abstract

本发明公开了一种基于矩阵整流器的蓄电池控制方法及其装置,矩阵整流器的输出端连接蓄电池,该方法包括:通过传感器实时检测电网侧电压和电流以及蓄电池的充电电压和充电电流;依据电网侧电压和电流以及充电电压和充电电流进行滑模控制,输出脉冲信号,驱动矩阵整流器内相应双向开关的导通。本发明通过矩阵整流器和滑模控制方式对蓄电池充电,能够减少电网侧谐波,抑制电压扰动,补偿功率因数,动态控制性能好。

Description

一种基于矩阵整流器的蓄电池控制方法及其装置
技术领域
本发明涉及蓄电池充电管理技术领域,特别是涉及一种基于矩阵整流器的蓄电池控制方法及其装置。
背景技术
锂蓄电池被广泛应用于各种商业和工业能量存储系统,其中电力变换器作为锂蓄电池充电系统的关键部位具有十分重要的作用。传统采用不控整流和相控整流器对交流电网的交流电进行整流后输入蓄电池充电,容易产生较大的输出电压纹波,且电网侧谐波较大,严重危害蓄电池寿命及网侧电能质量。同时传统的控制策略扰动抑制能力差和动态性能不理想。
因此,如何提供一种能够解决上述问题的基于矩阵整流器的蓄电池控制方法及其装置是本领域技术人员目前需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于矩阵整流器的蓄电池控制方法及其装置,通过矩阵整流器和滑模控制方式对蓄电池充电,能够减少电网侧谐波,抑制电压扰动,补偿功率因数,动态控制性能好。
为解决上述技术问题,本发明提供了一种基于矩阵整流器的蓄电池控制方法,所述矩阵整流器的输出端连接蓄电池,所述方法包括:
通过传感器实时检测电网侧电压和电流以及蓄电池的充电电压和充电电流;
依据所述电网侧电压和电流以及所述充电电压和所述充电电流进行滑模控制,输出脉冲信号,驱动所述矩阵整流器内相应双向开关的导通。
优选地,所述依据所述电网侧电压和电流以及所述充电电压和所述充电电流进行滑模控制,输出脉冲信号的过程具体为:
依据所述充电电压和所述充电电流确定所述蓄电池当前的充电阶段;
将所述充电电压或所述充电电流与当前充电阶段的预设电压或预设电流进行作差处理,得到误差值ec
依据所述误差值ec计算得到矩阵整流器的调制系数m;
依据所述电网侧电压和电流计算网侧电压和电流的相位差和电压相位移α;
依据所述功率因数角计算得到功率因数的补偿角度
采用电流空间矢量调制,依据所述调制系数m、所述补偿角度和所述电压相位移α确定各种开关组合对应的矢量的作用时间,依据所述作用时间得到所述脉冲信号。
优选地,所述依据所述充电电压和所述充电电流确定当前的充电阶段的过程具体为:
判断所述充电电压的大小,若所述充电电压小于预充电电压,则当前处于预充电阶段,所述预充电阶段内预设有预充电参考充电电流;
若所述充电电压大于所述预充电电压且小于恒压充电电压,则当前处于恒流充电阶段,所述恒流充电阶段内预设有恒流参考充电电流;
若所述充电电压达到所述恒压充电电压,则当前处于恒压充电阶段,所述恒压充电阶段内预设有恒压参考充电电压;
所述恒压充电阶段,若所述充电电流小于预设充电终止电流时,充电结束。
优选地,所述依据所述误差值计算得到矩阵整流器的调制系数m的过程具体为:
依据所述误差值ec设计得到滑模切换函数,所述滑模切换函数具体为:
为误差变化率,c1为第一滑模参数;
依据S1的大小以及滑模控制函数得到所述矩阵整流器的调制系数m;所述滑模控制函数具体为:
所述依据所述功率因数角计算得到功率因数的补偿角度的过程具体为:
依据所述功率因数角设计得到功率因数滑模切换函数,所述功率因数滑模切换函数具体为:
为电网侧功率因数角变化率,c2为第二滑模参数;
依据S2的大小及功率因数滑模控制函数得到所述补偿角度所述功率因数滑模控制函数具体为:
λ为第二正数常数,为最大补偿角度。
优选地,所述依据所述电网侧电压和电流计算网侧电压和电流的相位差和电压相位移α的过程具体为:
对所述电网侧电压和电流进行克拉克变换,依据克拉克变换后的电压u、u和电流i、i计算电压和电流的正余弦值:
依据所述正余弦值和功率因数角关系式计算所述电网侧功率因数角所述功率因数角关系式为:
为解决上述技术问题,本发明还提供了一种基于矩阵整流器的蓄电池控制装置,所述矩阵整流器的输出端连接蓄电池,所述装置包括:
传感器检测模块,用于通过传感器实时检测电网侧电压和电流以及蓄电池的充电电压和充电电流;
滑模控制模块,用于依据所述电网侧电压和电流以及所述充电电压和所述充电电流进行滑模控制,输出脉冲信号,驱动所述矩阵整流器内相应双向开关的导通。
优选地,所述滑模控制模块具体包括:
误差值确定单元,用于依据所述充电电压和所述充电电流确定所述蓄电池当前的充电阶段;将所述充电电压和所述充电电流与当前充电阶段的预设电压或预设电流进行作差处理,得到误差值ec
调制系数计算单元,用于依据所述误差值ec计算得到矩阵整流器的调制系数m;
功率因数角计算单元,用于依据所述电网侧电压和电流计算网侧电压和电流的相位差和电压相位移α;
功率因数补偿计算单元,用于依据所述功率因数角计算得到功率因数的补偿角度
空间矢量调制单元,用于采用电流空间矢量调制,依据所述调制系数m、所述补偿角度和所述电压相位移α确定各种开关组合对应的矢量的作用时间,依据所述作用时间得到所述脉冲信号。
优选地,所述调制系数计算单元具体包括:
第一切换函数计算单元,用于依据所述误差值ec设计得到滑模切换函数,所述滑模切换函数具体为:
为误差变化率,c1为第一滑模参数;
第一控制函数计算单元,用于依据S1的大小以及滑模控制函数得到所述矩阵整流器的调制系数m;所述滑模控制函数具体为:
所述功率因数补偿计算单元具体包括:
第二切换函数计算单元,用于依据所述功率因数角设计得到功率因数滑模切换函数,所述功率因数滑模切换函数具体为:
为电网侧功率因数角变化率,c2为第二滑模参数;
第二控制函数计算单元,用于依据S2的大小及功率因数滑模控制函数得到所述补偿角度所述功率因数滑模控制函数具体为:
λ为第二正数常数,为最大补偿角度。
优选地,所述功率因数角计算单元具体包括:
克拉克变换单元,用于对所述电网侧电压和电流进行克拉克变换,依据克拉克变换后的电压u、u和电流i、i计算电压和电流的正余弦值:
因数角计算单元,用于依据所述正余弦值和功率因数角关系式计算所述电网侧功率因数角所述功率因数角关系式为:
电压相位移计算单元,用于依据所述正余弦值和电压相位移关系式计算所述电压相位移,所述电压相位移关系式为:
本发明提供了一种基于矩阵整流器的蓄电池控制方法及其装置,采用矩阵整流器控制输入蓄电池的电流,相比普通整流器,能够抑制电网侧谐波;并且,之后采用滑模控制方式控制矩阵整流器内双向开关的导通,滑模控制方式为闭环控制,能够抑制电网侧及内部参数带来的扰动,保证各个充电阶段的稳定性,并且能够对无功功率因数进行补偿,动态控制性能好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为矩阵整流器的结构示意图;
图2为本发明提供的一种基于矩阵整流器的蓄电池控制方法的过程的流程图;
图3为修改后的滑模控制函数的示意图;
图4本发明提供的一种扇区划分示意图;
图5为本发明提供的一种矩阵整流器控制框图;
图6为本发明提供的一种基于矩阵整流器的蓄电池控制装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种基于矩阵整流器的蓄电池控制方法及其装置,通过矩阵整流器和滑模控制方式对蓄电池充电,能够减少电网侧谐波,抑制电压扰动,补偿功率因数,动态控制性能好。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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做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。
本发明提供了一种基于矩阵整流器的蓄电池控制方法,矩阵整流器的输出端连接蓄电池,参见图2所示,图2为本发明提供的一种基于矩阵整流器的蓄电池控制方法的过程的流程图;该方法包括:
步骤s1:通过传感器实时检测电网侧电压和电流以及蓄电池的充电电压和充电电流;
步骤s2:依据电网侧电压和电流以及充电电压和充电电流进行滑模控制,输出脉冲信号,驱动矩阵整流器内相应双向开关的导通。
可以理解的是,滑模控制(sliding mode control,SMC)也叫变结构控制,本质上是一类特殊的非线性控制,且非线性表现为控制的不连续性。这种控制策略与其他控制的不同之处在于系统的"结构"并不固定,而是可以在动态过程中,根据系统当前的状态(如偏差及其各阶导数等)有目的地不断变化,迫使系统按照预定"滑动模态"的状态轨迹运动。由于滑动模态可以进行设计且与对象参数及扰动无关,这就使得滑模控制具有快速响应、对应参数变化及扰动不灵敏、无需系统在线辨识、物理实现简单等优点,即能够抑制电网侧及内部参数带来的扰动,并进行无功补偿,动态性能好。
另外,如图1所示,矩阵整流器包括网侧电源、输入输出滤波器、主电路和锂电池组等。其中主电路为6组常规IGBT串联二极管、然后反并联构建的双向开关。根据矩阵整流器的结构可知,矩阵整流器能够保证能量的双向流动。
其中,步骤s2的过程具体为:
步骤s201:依据充电电压和充电电流确定蓄电池当前的充电阶段;
步骤s202:将充电电压或充电电流与当前充电阶段的预设电压或预设电流进行作差处理,得到误差值ec
步骤s203:依据误差值ec计算得到矩阵整流器的调制系数m;
步骤s204:依据电网侧电压和电流计算网侧电压和电流的相位差和电压相位移α;
步骤s205:依据功率因数角计算得到功率因数的补偿角度
步骤s206:采用电流空间矢量调制,依据调制系数m、补偿角度和电压相位移α确定各种开关组合对应的矢量的作用时间,依据作用时间得到脉冲信号。
需要注意的是,步骤s201-步骤s203和步骤s204-步骤s205为两个支路,两路之间没有先后顺序之分,也可以同时进行,本发明对此不作限定。
进一步的,步骤s201的过程具体为:
判断充电电压的大小,若充电电压小于预充电电压,则当前处于预充电阶段,预充电阶段内预设有预充电参考充电电流;
若充电电压大于预充电电压且小于恒压充电电压,则当前处于恒流充电阶段,恒流充电阶段内预设有恒流参考充电电流;
若充电电压达到恒压充电电压,则当前处于恒压充电阶段,恒压充电阶段内预设有恒压参考充电电压;
恒压充电阶段,若充电电流小于预设充电终止电流时,充电结束。
当然,这里的预充电电压、恒压充电电压、预充电参考充电电流、恒流参考充电电流和恒压参考充电电压的具体数值本发明均不作限定。
具体的,步骤s203的过程具体为:
步骤s2031:依据误差值ec设计得到滑模切换函数,滑模切换函数具体为:
为误差变化率,c1为第一滑模参数;
步骤s2032:依据S1的大小以及滑模控制函数得到矩阵整流器的调制系数m;滑模控制函数具体为:
作为优选地,由于依据上述滑模控制函数使得m只能在0和1之间跳变,切换过大导致滑模控制中抖振剧烈,使得输出波形质量低,因此将滑模控制函数修改为双曲正切函数,减缓切换项的切换大小,降低滑模抖振。参见图3所示,图3为修改后的滑模控制函数的示意图;修改后的滑模控制函数为:
其中,m∈[0,1];mref为等效项,δ为第一正数常数,σ为切换项。其中,这里的正数常数指的是正的常数。
另外,步骤s205的过程具体为:
步骤s2051:依据功率因数角设计得到功率因数滑模切换函数,功率因数滑模切换函数具体为:
为电网侧功率因数角变化率,c2为第二滑模参数;
步骤s2051:依据S2的大小及功率因数滑模控制函数得到补偿角度功率因数滑模控制函数具体为:
λ为第二正数常数,为最大补偿角度。
其中,具体选用当然,本发明对此不作具体限定。
另外,步骤s204的过程具体为:
对电网侧电压和电流进行克拉克变换,依据克拉克变换后的电压u、u和电流i、i计算电压和电流的正余弦值:
依据正余弦值和功率因数角关系式计算电网侧功率因数角功率因数角关系式为:
进一步可知,步骤s206的过程具体为:
以输入为正相序电压为例,在满足矩阵整流器输入相不开路以及输出线不短路,可得到九种不同的开关组合,见表1。表1可分为六个有效矢量I1~I6和三个零矢量I7~I9。根据图4所示,有效矢量采用输入相电压过零划分出六个扇区。分别选择两个有效矢量和一个零矢量合成参考矢量,参考矢量合成为:
其中有效矢量和零矢量的占空比:
dα=msin[60°-θ]
dβ=msinθ
d0=1-dα-dβ;θ=mod(α-φi,60°)]。
那么在一个控制周期内合成参考矢量的三个矢量作用时间分别为:
Tα=mTs sin(60°-θ)
Tβ=mTssinθ
T0=Ts-Tα-Tβ
依据该占空比,确定各种开关组合对应的矢量的作用时间,依据作用时间得到脉冲信号,驱动矩阵整流器内相应双向开关导通。
表1矩阵整流器的开关导通规律表
参见图5所示,图5为本发明提供的一种矩阵整流器控制框图;其中,3s/2r为克拉克变换,SMC-Ⅰ为依据误差值计算m的过程,SMC-Ⅱ为依据功率因数角计算补偿角度的过程。
本发明提供了一种基于矩阵整流器的蓄电池控制方法,采用矩阵整流器控制输入蓄电池的电流,相比普通整流器,能够抑制电网侧谐波;并且,之后采用滑模控制方式控制矩阵整流器内双向开关的导通,滑模控制方式为闭环控制,能够抑制电网侧及内部参数带来的扰动,保证各个充电阶段的稳定性,并且能够对无功功率因数进行补偿,动态控制性能好。
本发明还提供了一种基于矩阵整流器的蓄电池控制装置,矩阵整流器的输出端连接蓄电池,参见图6所示,该装置包括:
传感器检测模块1,用于通过传感器实时检测电网侧电压和电流以及蓄电池的充电电压和充电电流;
滑模控制模块,用于依据电网侧电压和电流以及充电电压和充电电流进行滑模控制,输出脉冲信号,驱动矩阵整流器内相应双向开关的导通。
其中,滑模控制模块具体包括:
误差值确定单元2,用于依据充电电压和充电电流确定蓄电池当前的充电阶段;将充电电压和充电电流与当前充电阶段的预设电压或预设电流进行作差处理,得到误差值ec
调制系数计算单元3,用于依据误差值ec计算得到矩阵整流器的调制系数m;
功率因数角计算单元4,用于依据电网侧电压和电流计算网侧电压和电流的相位差和电压相位移α;
功率因数补偿计算单元5,用于依据功率因数角计算得到功率因数的补偿角度
空间矢量调制单元6,用于采用电流空间矢量调制,依据调制系数m、补偿角度和电压相位移α确定各种开关组合对应的矢量的作用时间,依据作用时间得到脉冲信号。
其中,调制系数计算单元3具体包括:
第一切换函数计算单元,用于依据误差值ec设计得到滑模切换函数,滑模切换函数具体为:
为误差变化率,c1为第一滑模参数;
第一控制函数计算单元,用于依据S1的大小以及滑模控制函数得到矩阵整流器的调制系数m;滑模控制函数具体为:
功率因数补偿计算单元5具体包括:
第二切换函数计算单元,用于依据功率因数角设计得到功率因数滑模切换函数,功率因数滑模切换函数具体为:
为电网侧功率因数角变化率,c2为第二滑模参数;
第二控制函数计算单元,用于依据S2的大小及功率因数滑模控制函数得到补偿角度功率因数滑模控制函数具体为:
λ为第二正数常数,为最大补偿角度。
进一步可知,功率因数角计算单元4具体包括:
克拉克变换单元,用于对电网侧电压和电流进行克拉克变换,依据克拉克变换后的电压u、u和电流i、i计算电压和电流的正余弦值:
因数角计算单元,用于依据正余弦值和功率因数角关系式计算电网侧功率因数角功率因数角关系式为:
电压相位移计算单元,用于依据正余弦值和电压相位移关系式计算电压相位移,电压相位移关系式为:
本发明提供了一种基于矩阵整流器的蓄电池控制装置,采用矩阵整流器控制输入蓄电池的电流,相比普通整流器,能够抑制电网侧谐波;并且,之后采用滑模控制方式控制矩阵整流器内双向开关的导通,滑模控制方式为闭环控制,能够抑制电网侧及内部参数带来的扰动,保证各个充电阶段的稳定性,并且能够对无功功率因数进行补偿,动态控制性能好。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
还需要说明的是,在本说明书中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其他实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种基于矩阵整流器的蓄电池控制方法,其特征在于,所述矩阵整流器的输出端连接蓄电池,所述方法包括:
通过传感器实时检测电网侧电压和电流以及蓄电池的充电电压和充电电流;
依据所述电网侧电压和电流以及所述充电电压和所述充电电流进行滑模控制,输出脉冲信号,驱动所述矩阵整流器内相应双向开关的导通。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述依据所述电网侧电压和电流以及所述充电电压和所述充电电流进行滑模控制,输出脉冲信号的过程具体为:
依据所述充电电压和所述充电电流确定所述蓄电池当前的充电阶段;
将所述充电电压或所述充电电流与当前充电阶段的预设电压或预设电流进行作差处理,得到误差值ec
依据所述误差值ec计算得到矩阵整流器的调制系数m;
依据所述电网侧电压和电流计算网侧电压和电流的相位差和电压相位移α;
依据所述功率因数角计算得到功率因数的补偿角度
采用电流空间矢量调制,依据所述调制系数m、所述补偿角度和所述电压相位移α确定各种开关组合对应的矢量的作用时间,依据所述作用时间得到所述脉冲信号。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述依据所述充电电压和所述充电电流确定当前的充电阶段的过程具体为:
判断所述充电电压的大小,若所述充电电压小于预充电电压,则当前处于预充电阶段,所述预充电阶段内预设有预充电参考充电电流;
若所述充电电压大于所述预充电电压且小于恒压充电电压,则当前处于恒流充电阶段,所述恒流充电阶段内预设有恒流参考充电电流;
若所述充电电压达到所述恒压充电电压,则当前处于恒压充电阶段,所述恒压充电阶段内预设有恒压参考充电电压;
所述恒压充电阶段,若所述充电电流小于预设充电终止电流时,充电结束。
4.根据权利要求2或3所述的方法,其特征在于,所述依据所述误差值计算得到矩阵整流器的调制系数m的过程具体为:
依据所述误差值ec设计得到滑模切换函数,所述滑模切换函数具体为:
为误差变化率,c1为第一滑模参数;
依据S1的大小以及滑模控制函数得到所述矩阵整流器的调制系数m;所述滑模控制函数具体为:
<mrow> <mi>m</mi> <mo>=</mo> <mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <mn>1</mn> <mo>,</mo> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <msub> <mi>S</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>&gt;</mo> <mn>0</mn> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mn>0</mn> <mo>,</mo> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <msub> <mi>S</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>&lt;</mo> <mn>0</mn> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mo>;</mo> </mrow>
所述依据所述功率因数角计算得到功率因数的补偿角度的过程具体为:
依据所述功率因数角设计得到功率因数滑模切换函数,所述功率因数滑模切换函数具体为:
为电网侧功率因数角变化率,c2为第二滑模参数;
依据S2的大小及功率因数滑模控制函数得到所述补偿角度所述功率因数滑模控制函数具体为:
λ为第二正数常数,为最大补偿角度。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述依据所述电网侧电压和电流计算网侧电压和电流的相位差和电压相位移α的过程具体为:
对所述电网侧电压和电流进行克拉克变换,依据克拉克变换后的电压u、u和电流i、i计算电压和电流的正余弦值:
<mrow> <mi>sin</mi> <mi>&amp;alpha;</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>&amp;beta;</mi> </mrow> </msub> <msqrt> <mrow> <msubsup> <mi>u</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>&amp;alpha;</mi> </mrow> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>+</mo> <msubsup> <mi>u</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>&amp;beta;</mi> </mrow> <mn>2</mn> </msubsup> </mrow> </msqrt> </mfrac> <mo>,</mo> <mi>cos</mi> <mi>&amp;alpha;</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>&amp;alpha;</mi> </mrow> </msub> <msqrt> <mrow> <msubsup> <mi>u</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>&amp;alpha;</mi> </mrow> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>+</mo> <msubsup> <mi>u</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>&amp;beta;</mi> </mrow> <mn>2</mn> </msubsup> </mrow> </msqrt> </mfrac> <mo>,</mo> <mi>sin</mi> <mi>&amp;beta;</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>&amp;beta;</mi> </mrow> </msub> <msqrt> <mrow> <msubsup> <mi>i</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>&amp;alpha;</mi> </mrow> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>+</mo> <msubsup> <mi>i</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>&amp;beta;</mi> </mrow> <mn>2</mn> </msubsup> </mrow> </msqrt> </mfrac> <mo>,</mo> <mi>cos</mi> <mi>&amp;beta;</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>&amp;alpha;</mi> </mrow> </msub> <msqrt> <mrow> <msubsup> <mi>i</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>&amp;alpha;</mi> </mrow> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>+</mo> <msubsup> <mi>i</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>&amp;beta;</mi> </mrow> <mn>2</mn> </msubsup> </mrow> </msqrt> </mfrac> <mo>;</mo> </mrow>
依据所述正余弦值和功率因数角关系式计算所述电网侧功率因数角所述功率因数角关系式为:
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6.一种基于矩阵整流器的蓄电池控制装置,其特征在于,所述矩阵整流器的输出端连接蓄电池,所述装置包括:
传感器检测模块,用于通过传感器实时检测电网侧电压和电流以及蓄电池的充电电压和充电电流;
滑模控制模块,用于依据所述电网侧电压和电流以及所述充电电压和所述充电电流进行滑模控制,输出脉冲信号,驱动所述矩阵整流器内相应双向开关的导通。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述滑模控制模块具体包括:
误差值确定单元,用于依据所述充电电压和所述充电电流确定所述蓄电池当前的充电阶段;将所述充电电压和所述充电电流与当前充电阶段的预设电压或预设电流进行作差处理,得到误差值ec
调制系数计算单元,用于依据所述误差值ec计算得到矩阵整流器的调制系数m;
功率因数角计算单元,用于依据所述电网侧电压和电流计算网侧电压和电流的相位差和电压相位移α;
功率因数补偿计算单元,用于依据所述功率因数角计算得到功率因数的补偿角度
空间矢量调制单元,用于采用电流空间矢量调制,依据所述调制系数m、所述补偿角度和所述电压相位移α确定各种开关组合对应的矢量的作用时间,依据所述作用时间得到所述脉冲信号。
8.根据权利要求7所述的装置,其特征在于,所述调制系数计算单元具体包括:
第一切换函数计算单元,用于依据所述误差值ec设计得到滑模切换函数,所述滑模切换函数具体为:
为误差变化率,c1为第一滑模参数;
第一控制函数计算单元,用于依据S1的大小以及滑模控制函数得到所述矩阵整流器的调制系数m;所述滑模控制函数具体为:
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所述功率因数补偿计算单元具体包括:
第二切换函数计算单元,用于依据所述功率因数角设计得到功率因数滑模切换函数,所述功率因数滑模切换函数具体为:
为电网侧功率因数角变化率,c2为第二滑模参数;
第二控制函数计算单元,用于依据S2的大小及功率因数滑模控制函数得到所述补偿角度所述功率因数滑模控制函数具体为:
λ为第二正数常数,为最大补偿角度。
9.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,所述功率因数角计算单元具体包括:
克拉克变换单元,用于对所述电网侧电压和电流进行克拉克变换,依据克拉克变换后的电压u、u和电流i、i计算电压和电流的正余弦值:
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因数角计算单元,用于依据所述正余弦值和功率因数角关系式计算所述电网侧功率因数角所述功率因数角关系式为:
电压相位移计算单元,用于依据所述正余弦值和电压相位移关系式计算所述电压相位移,所述电压相位移关系式为:
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