CN112701728A - 一种v2x双向充电机在微网下的控制方法及其装置 - Google Patents

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CN112701728A CN202011558594.XA CN202011558594A CN112701728A CN 112701728 A CN112701728 A CN 112701728A CN 202011558594 A CN202011558594 A CN 202011558594A CN 112701728 A CN112701728 A CN 112701728A
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Abstract

本发明公开了一种V2X双向充电机在微网下的控制方法及其装置，属于电源技术领域，设定单相V2X充电机的并网充电模式为模式1，并网放电模式为模式2，离网运行模式为模式3；单相V2X充电机包括AC/DC模块和DC/DC模块；工作与模式1时，AC/DC模块控制母线电压，DC/DC模块控制充电功率；工作于模式2时，AC/DC模块采用PQ控制放电功率，DC/DC模块控制母线电压；工作于模式3时，AC/DC模块采用V/F控制提供电压源基准，DC/DC模块控制母线电压解决了V2X双向充电机在不同的工作模式之间平滑切换的技术问题，本发明提出了V2X双向充电机在微网中的3种不同模式下的统一控制模型及实施方法，保证了模式间的平滑切换，提高了效率。

Description

一种V2X双向充电机在微网下的控制方法及其装置
技术领域
本发明属于电源技术领域，涉及一种V2X双向充电机在微网下的控制方法及其装置。
背景技术
随着电动汽车技术的不断完善与发展，电动汽车的保有量逐渐增大，其对电网的影响日益显现。微电网由分布式发电、储能、负载等部分组成，是一种可以运行在并网模式和离网模式的小型配电网系统。目前通用的充电桩仅能实现电能的单向流动，随着电动车联网(V2X)和双向充电机技术的提出，电动汽车动力电池不仅可从电网补充电能，还可在用电高峰期将电池能量注入电网，实现电能回馈电网(V2G)；当主电网出现故障时，微网需要立即与外电网解列，此时双向充电机可以为负荷提供电压支撑(V2L)。因此，电动车动力电池可等效于移动式储能单元，是微电网中新型且重要组成部分。
目前，很多文献研究了双向充电机的控制策略和储能在微网并/离网控制策略，然而电动汽车运用于微网的控制策略较少。
发明内容
本发明的目的是提供一种V2X双向充电机在微网下的控制方法及其装置，解决了V2X双向充电机在不同的工作模式之间平滑切换的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种V2X双向充电机在微网下的控制方法，包括如下步骤：
步骤1：设定单相V2X充电机的并网充电模式为模式1，并网放电模式为模式2，离网运行模式为模式3；
单相V2X充电机包括AC/DC模块和DC/DC模块；
步骤2：工作与模式1时，AC/DC模块控制母线电压，DC/DC模块控制充电功率；
步骤3：工作于模式2时，AC/DC模块采用PQ控制放电功率，DC/DC模块控制母线电压；
步骤4：工作于模式3时，AC/DC模块采用V/F控制提供电压源基准，DC/DC模块控制母线电压。
优选的，在执行步骤2时，具体包括如下步骤：
步骤A1：开关S1置于状态1，开关S2置于状态1&2；
步骤A2：单相充电机母线电压含有电网频率的两倍频波动，将实时母线电压Vbus经过陷波器，滤除交流分量后与母线电压给定
Figure BDA0002859573950000021
的误差经过PI控制器得到有功电流幅值给定
Figure BDA0002859573950000022
Figure BDA0002859573950000023
乘以电网电压锁相环输出角度cosθg得到实时电流给定
Figure BDA0002859573950000024
步骤A3：
Figure BDA0002859573950000025
与实时电流Iac的误差经过PI调节器、比例谐振PR控制器后得到电流环路输出Iloop_out，Iloop_out加上电网电压前馈得到最终调制信号Vac_pwm。
优选的，当初始工作于模式1时，开关S1置于状态1，开关S2置于状态1&2；模式1切换至模式2时，S1由状态1切换至状态2，S2保持不变，
Figure BDA0002859573950000026
由
Figure BDA0002859573950000027
渐变至目标值，
Figure BDA0002859573950000028
由0渐变至目标值，在S1切换瞬间
Figure BDA0002859573950000029
与
Figure BDA00028595739500000210
相等，从而平滑切换；模式1切换至模式3时，S1保持不变，S2由状态1&2切换至状态3，若切换前一时刻点电网电压有效值、频率和相位角分别为Vrms_g、ωg、θg，则
Figure BDA00028595739500000211
由Vrms_g渐变至目标值，ω*由ωg渐变至目标值，θ*在θg基础上进行累加，另外将模式1电流环输出Iloop_out直接赋值给PI_3控制器的积分量，在S2切换瞬间
Figure BDA00028595739500000212
与Vg相等、Iloop_out与Vloop_out相等，从而平滑切换。
优选的，在执行步骤3时，具体包括如下步骤：
步骤B1：开关S1置于状态2，开关S2置于状态1&2；
步骤B2：根据有功功率给定P*得到有功电流幅值给定
Figure BDA00028595739500000213
根据无功功率给定Q*得到无功电流幅值给定
Figure BDA00028595739500000214
步骤B3：根据有功电流幅值给定
Figure BDA00028595739500000215
和无功电流幅值给定
Figure BDA00028595739500000216
得到实时电流给定
Figure BDA00028595739500000217
步骤B4：
Figure BDA00028595739500000218
与实时电流Iac的误差经过PI调节器、比例谐振PR控制器后得到电流环路输出Iloop_out，Iloop_out加上电网电压前馈得到最终调制信号Vac_pwm。
优选的，当初始工作于模式2时，开关S1置于状态2，开关S2置于状态1&2；模式2切换至模式1时，S1由状态2切换至状态1，S2保持不变，
Figure BDA00028595739500000219
由
Figure BDA00028595739500000220
渐变至目标值，
Figure BDA00028595739500000221
渐变至0，在S1切换瞬间
Figure BDA00028595739500000222
与
Figure BDA00028595739500000223
相等，从而平滑切换；模式2切换至模式3时，处理方式与模式1切换至模式3的原理相同。
优选的，在执行步骤4时，具体包括如下步骤：
步骤C1：开关S2置于状态3；
步骤C2：电压有效值给定
Figure BDA0002859573950000031
与频率给定ω*得到实时电压给定
Figure BDA0002859573950000032
Figure BDA0002859573950000033
与实时电压Vac的误差加上重复控制；
步骤C3：步骤C2的结果通过PI控制器后得到最终调制信号Vac_pwm。
优选的，初始工作于模式2时，开关S1置于状态2，开关S2置于状态1&2；模式2切换至模式1时，S1由状态2切换至状态1，S2保持不变，
Figure BDA0002859573950000034
由
Figure BDA0002859573950000035
渐变至目标值，
Figure BDA0002859573950000036
渐变至0，在S1切换瞬间
Figure BDA0002859573950000037
与
Figure BDA0002859573950000038
相等，保证平滑切换；模式2切换至模式3时，处理方式与模式1切换至模式3的原理相同。
优选的，所述DC/DC模块的控制包括如下步骤：
步骤D1：工作于模式1时，开关S3置于状态1；Vbat_ref、Ibat_ref为接收BMS发出的最大充电电压和最大充电电流命令，Vbat_ref与电池电压Vbat的误差经过PI控制器后进行限幅处理得到充电电流给定
Figure BDA0002859573950000039
其中限幅值为Ibat_ref；
Figure BDA00028595739500000310
与实际充电电流Ibat的误差经过PI控制器后得到调制信息Tpwm(开关频率f或占空比D)；充电初期电压外环输出饱和，充电机工作于恒流充电模式；
步骤D2：初始工作于模式1时，开关S3置于状态1。当切换至模式2或模式3时，S3由状态1切换至状态2&3，将
Figure BDA00028595739500000317
赋值给
Figure BDA00028595739500000312
PI_4控制器输出赋值给PI_6控制器的积分量、PI_5控制器输出赋值给PI_7控制器的积分量，从而平滑切换；
步骤D3：工作于模式2或3时，开关S3置于状态2&3；Ibat_ref为接收BMS发出的最大放电电流命令，母线电压外环输出经过限幅处理后得到放电电流给定
Figure BDA00028595739500000313
电流环输出得到相应调制信息Tpwm；放电时Ibat_ref、
Figure BDA00028595739500000314
均为负值；
步骤D4：初始工作于模式2或模式3时，开关S3置于状态2&3；当切换至模式1时，S3由状态2&3切换至状态1，将
Figure BDA00028595739500000315
赋值给
Figure BDA00028595739500000316
PI_6控制器输出赋值给PI_4控制器的积分量、PI_7控制器输出赋值给PI_5控制器的积分量，从而平滑切换。
一种V2X双向充电机在微网下的控制装置，包括控制器、采集电路和V2X双向充电机，V2X双向充电机包括AC/DC模块和DC/DC模块，AC/DC模块包括由开关管S1、开关管S2、开关管S3和开关管S4构成的第一开关桥，第一开关桥的输入端连接外部供电电源、输出端输出Vbus电源；
DC/DC模块包括由开关管S5、开关管S6、开关管S7和开关管S8构成的第二开关桥、谐振电感Lp、谐振电容Cp、隔离变压器T、电容Cs和第三开关桥；
第二开关桥由开关管S5、开关管S6、开关管S7和开关管S8构成；
第三开关桥由开关管S9、开关管S10、开关管S11和开关管S12构成；
第一开关桥的输出端连接第二开关桥的输入端，第二开关桥的输出端通过谐振电感Lp和谐振电容Cp连接隔离变压器T的原边，谐振变压器T的副边通过电容Cs连接第三开关桥的输入端。
优选的，第三开关桥的输出端还设有电容Co。
本发明所述的一种V2X双向充电机在微网下的控制方法及其装置，解决了V2X双向充电机在不同的工作模式之间平滑切换的技术问题，本发明提出了V2X双向充电机在微网中的3种不同模式下的统一控制模型及实施方法，保证了模式间的平滑切换，提高了效率。
附图说明
图1为本发明的单相V2X充电机的电路图；
图2为本发明的AC/DC模块的控制流程框图；
图3为本发明的DC/DC模块的控制流程框图。
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。
如图1-图3所示的一种V2X双向充电机在微网下的控制方法，包括如下步骤：
步骤1：设定单相V2X充电机的并网充电模式为模式1，并网放电模式为模式2，离网运行模式为模式3；
单相V2X充电机包括AC/DC模块和DC/DC模块；
步骤2：工作与模式1时，AC/DC模块控制母线电压，DC/DC模块控制充电功率；
步骤3：工作于模式2时，AC/DC模块采用PQ控制放电功率，DC/DC模块控制母线电压；
步骤4：工作于模式3时，AC/DC模块采用V/F控制提供电压源基准，DC/DC模块控制母线电压。
优选的，在执行步骤2时，具体包括如下步骤：
步骤A1：开关S1置于状态1，开关S2置于状态1&2；
步骤A2：单相充电机母线电压含有电网频率的两倍频波动，将实时母线电压Vbus经过陷波器，滤除交流分量后与母线电压给定
Figure BDA0002859573950000051
的误差经过PI控制器得到有功电流幅值给定
Figure BDA0002859573950000052
Figure BDA0002859573950000053
乘以电网电压锁相环输出角度cosθg得到实时电流给定
Figure BDA0002859573950000054
步骤A3：
Figure BDA0002859573950000055
与实时电流Iac的误差经过PI调节器、比例谐振PR控制器后得到电流环路输出Iloop_out，Iloop_out加上电网电压前馈得到最终调制信号Vac_pwm。
优选的，当初始工作于模式1时，开关S1置于状态1，开关S2置于状态1&2；模式1切换至模式2时，S1由状态1切换至状态2，S2保持不变，
Figure BDA0002859573950000056
由
Figure BDA0002859573950000057
渐变至目标值，
Figure BDA0002859573950000058
由0渐变至目标值，在S1切换瞬间
Figure BDA0002859573950000059
与
Figure BDA00028595739500000510
相等，从而平滑切换；模式1切换至模式3时，S1保持不变，S2由状态1&2切换至状态3，若切换前一时刻点电网电压有效值、频率和相位角分别为Vrms_g、ωg、θg，则
Figure BDA00028595739500000511
由Vrms_g渐变至目标值，ω*由ωg渐变至目标值，θ*在θg基础上进行累加，另外将模式1电流环输出Iloop_out直接赋值给PI_3控制器的积分量，在S2切换瞬间
Figure BDA00028595739500000512
与Vg相等、Iloop_out与Vloop_out相等，从而平滑切换。
优选的，在执行步骤3时，具体包括如下步骤：
步骤B1：开关S1置于状态2，开关S2置于状态1&2；
步骤B2：根据有功功率给定P*得到有功电流幅值给定
Figure BDA00028595739500000513
根据无功功率给定Q*得到无功电流幅值给定
Figure BDA00028595739500000514
步骤B3：根据有功电流幅值给定
Figure BDA00028595739500000515
和无功电流幅值给定
Figure BDA00028595739500000516
得到实时电流给定
Figure BDA0002859573950000061
步骤B4：
Figure BDA0002859573950000062
与实时电流Iac的误差经过PI调节器、比例谐振PR控制器后得到电流环路输出Iloop_out，Iloop_out加上电网电压前馈得到最终调制信号Vac_pwm。
优选的，当初始工作于模式2时，开关S1置于状态2，开关S2置于状态1&2；模式2切换至模式1时，S1由状态2切换至状态1，S2保持不变，
Figure BDA0002859573950000063
由
Figure BDA0002859573950000064
渐变至目标值，
Figure BDA0002859573950000065
渐变至0，在S1切换瞬间
Figure BDA0002859573950000066
与
Figure BDA0002859573950000067
相等，从而平滑切换；模式2切换至模式3时，处理方式与模式1切换至模式3的原理相同。
优选的，在执行步骤4时，具体包括如下步骤：
步骤C1：开关S2置于状态3；
步骤C2：电压有效值给定
Figure BDA0002859573950000068
与频率给定ω*得到实时电压给定
Figure BDA0002859573950000069
Figure BDA00028595739500000610
与实时电压Vac的误差加上重复控制；
步骤C3：步骤C2的结果通过PI控制器后得到最终调制信号Vac_pwm。
优选的，初始工作于模式2时，开关S1置于状态2，开关S2置于状态1&2；模式2切换至模式1时，S1由状态2切换至状态1，S2保持不变，
Figure BDA00028595739500000611
由
Figure BDA00028595739500000612
渐变至目标值，
Figure BDA00028595739500000613
渐变至0，在S1切换瞬间
Figure BDA00028595739500000614
与
Figure BDA00028595739500000615
相等，保证平滑切换；模式2切换至模式3时，处理方式与模式1切换至模式3的原理相同。
11.所述DC/DC模块的控制包括如下步骤：
步骤D1：工作于模式1时，开关S3置于状态1；Vbat_ref、Ibat_ref为接收BMS发出的最大充电电压和最大充电电流命令，Vbat_ref与电池电压Vbat的误差经过PI控制器后进行限幅处理得到充电电流给定
Figure BDA00028595739500000616
其中限幅值为Ibat_ref；
Figure BDA00028595739500000617
与实际充电电流Ibat的误差经过PI控制器后得到调制信息Tpwm(开关频率f或占空比D)；充电初期电压外环输出饱和，充电机工作于恒流充电模式；
步骤D2：初始工作于模式1时，开关S3置于状态1。当切换至模式2或模式3时，S3由状态1切换至状态2&3，将
Figure BDA00028595739500000618
赋值给
Figure BDA00028595739500000619
PI_4控制器输出赋值给PI_6控制器的积分量、PI_5控制器输出赋值给PI_7控制器的积分量，从而平滑切换；
步骤D3：工作于模式2或3时，开关S3置于状态2&3；Ibat_ref为接收BMS发出的最大放电电流命令，母线电压外环输出经过限幅处理后得到放电电流给定
Figure BDA0002859573950000071
电流环输出得到相应调制信息Tpwm；放电时Ibat_ref、
Figure BDA0002859573950000072
均为负值；
步骤D4：初始工作于模式2或模式3时，开关S3置于状态2&3；当切换至模式1时，S3由状态2&3切换至状态1，将
Figure BDA0002859573950000073
赋值给
Figure BDA0002859573950000074
PI_6控制器输出赋值给PI_4控制器的积分量、PI_7控制器输出赋值给PI_5控制器的积分量，从而平滑切换。
本实施例中，如图1所示的单相V2X充电机的功率拓扑，采用两级结构。前级AC/DC为图腾柱式双向PFC电路，其中开关管S1、开关管S2快管工作于高速PWM模式，通常使用SiC型MOS管；开关管S3、开关管S4慢管工作于电网电压频率，开关管通常使用普通MOS管。后级为隔离型双向DC/DC，一般使用CLLC或DAB拓扑，尽量使MOS管工作于ZVS模式以提高效率。
图2中，S1、S2、S3为控制器内的模式切换开关：当运行于模式1时，S1置于状态1、S2置于状态1&2、S3置于状态1；当运行于模式2时，S1置于状态2、S2置于状态1&2、S3置于状态2&3；当运行于模式3时，S2置于状态3、S3置于状态2&3，
Figure BDA0002859573950000075
为电容Cbus处的电压，P*、Q*、Vrms*、w*均为预先给定的目标值。
图3中，Tpwm是给MCU进行脉宽调制出确定信号；Vbat_ref、Ibat_ref1为电动汽车BMS给出的最大充电电压和充电电流；Ibat_ref2为电动汽车BMS给出的最大放电电流。
实施例2：
实施例2所述的一种V2X双向充电机在微网下的控制装置是与实施例1所述的一种V2X双向充电机在微网下的控制方法配套的，包括控制器、采集电路和V2X双向充电机，V2X双向充电机包括AC/DC模块和DC/DC模块，AC/DC模块包括由开关管S1、开关管S2、开关管S3和开关管S4构成的第一开关桥，第一开关桥的输入端连接外部供电电源、输出端输出Vbus电源；
DC/DC模块包括由开关管S5、开关管S6、开关管S7和开关管S8构成的第二开关桥、谐振电感Lp、谐振电容Cp、隔离变压器T、电容Cs和第三开关桥；
第二开关桥由开关管S5、开关管S6、开关管S7和开关管S8构成；
第三开关桥由开关管S9、开关管S10、开关管S11和开关管S12构成；
第一开关桥的输出端连接第二开关桥的输入端，第二开关桥的输出端通过谐振电感Lp和谐振电容Cp连接隔离变压器T的原边，谐振变压器T的副边通过电容Cs连接第三开关桥的输入端。
优选的，第三开关桥的输出端还设有电容Co。
本发明所述的一种V2X双向充电机在微网下的控制方法及其装置，解决了V2X双向充电机在不同的工作模式之间平滑切换的技术问题，本发明提出了V2X双向充电机在微网中的3种不同模式下的统一控制模型及实施方法，保证了模式间的平滑切换，提高了效率。
在本发明中，流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(ePROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种V2X双向充电机在微网下的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：设定单相V2X充电机的并网充电模式为模式1，并网放电模式为模式2，离网运行模式为模式3；
单相V2X充电机包括AC/DC模块和DC/DC模块；
步骤2：工作与模式1时，AC/DC模块控制母线电压，DC/DC模块控制充电功率；
步骤3：工作于模式2时，AC/DC模块采用PQ控制放电功率，DC/DC模块控制母线电压；
步骤4：工作于模式3时，AC/DC模块采用V/F控制提供电压源基准，DC/DC模块控制母线电压。
2.如权利要求1所述的一种V2X双向充电机在微网下的控制方法，其特征在于：在执行步骤2时，AC/DC模块的控制具体包括如下步骤：
步骤A1：开关S1置于状态1，开关S2置于状态1&2；
步骤A2：单相充电机母线电压含有电网频率的两倍频波动，将实时母线电压Vbus经过陷波器，滤除交流分量后与母线电压给定
Figure FDA0002859573940000011
的误差经过PI控制器得到有功电流幅值给定
Figure FDA0002859573940000012
Figure FDA0002859573940000013
乘以电网电压锁相环输出角度cosθg得到实时电流给定
Figure FDA0002859573940000014
步骤A3：
Figure FDA0002859573940000015
与实时电流Iac的误差经过PI调节器、比例谐振PR控制器后得到电流环路输出Iloop_out，Iloop_out加上电网电压前馈得到最终调制信号Vac_pwm。
3.如权利要求2所述的一种V2X双向充电机在微网下的控制方法，其特征在于：当初始工作于模式1时，开关S1置于状态1，开关S2置于状态1&2；模式1切换至模式2时，S1由状态1切换至状态2，S2保持不变，
Figure FDA0002859573940000016
由
Figure FDA0002859573940000017
渐变至目标值，
Figure FDA0002859573940000018
由0渐变至目标值，在S1切换瞬间
Figure FDA0002859573940000019
与
Figure FDA00028595739400000110
相等，从而平滑切换；模式1切换至模式3时，S1保持不变，S2由状态1&2切换至状态3，若切换前一时刻点电网电压有效值、频率和相位角分别为Vrms_g、ωg、θg，则
Figure FDA00028595739400000111
由Vrms_g渐变至目标值，ω*由ωg渐变至目标值，θ*在θg基础上进行累加，另外将模式1电流环输出Iloop_out直接赋值给PI_3控制器的积分量，在S2切换瞬间
Figure FDA00028595739400000112
与Vg相等、Iloop_out与Vloop_out相等，从而平滑切换。
4.如权利要求3所述的一种V2X双向充电机在微网下的控制方法，其特征在于：在执行步骤3时，AC/DC模块的控制具体包括如下步骤：
步骤B1：开关S1置于状态2，开关S2置于状态1&2；
步骤B2：根据有功功率给定P*得到有功电流幅值给定
Figure FDA0002859573940000021
根据无功功率给定Q*得到无功电流幅值给定
Figure FDA0002859573940000022
步骤B3：根据有功电流幅值给定
Figure FDA0002859573940000023
和无功电流幅值给定
Figure FDA0002859573940000024
得到实时电流给定
Figure FDA0002859573940000025
步骤B4：
Figure FDA0002859573940000026
与实时电流Iac的误差经过PI调节器、比例谐振PR控制器后得到电流环路输出Iloop_out，Iloop_out加上电网电压前馈得到最终调制信号Vac_pwm。
5.如权利要求4所述的一种V2X双向充电机在微网下的控制方法，其特征在于：当初始工作于模式2时，开关S1置于状态2，开关S2置于状态1&2；模式2切换至模式1时，S1由状态2切换至状态1，S2保持不变，
Figure FDA0002859573940000027
由
Figure FDA0002859573940000028
渐变至目标值，
Figure FDA0002859573940000029
渐变至0，在S1切换瞬间
Figure FDA00028595739400000210
与
Figure FDA00028595739400000211
相等，从而平滑切换；模式2切换至模式3时，处理方式与模式1切换至模式3的原理相同。
6.如权利要求5所述的一种V2X双向充电机在微网下的控制方法，其特征在于：在执行步骤4时，AC/DC模块的控制具体包括如下步骤：
步骤C1：开关S2置于状态3；
步骤C2：电压有效值给定
Figure FDA00028595739400000212
与频率给定ω*得到实时电压给定
Figure FDA00028595739400000213
Figure FDA00028595739400000214
与实时电压Vac的误差加上重复控制；
步骤C3：步骤C2的结果通过PI控制器后得到最终调制信号Vac_pwm。
7.如权利要求6所述的一种V2X双向充电机在微网下的控制方法，其特征在于：初始工作于模式2时，开关S1置于状态2，开关S2置于状态1&2；模式2切换至模式1时，S1由状态2切换至状态1，S2保持不变，
Figure FDA00028595739400000215
由
Figure FDA00028595739400000216
渐变至目标值，
Figure FDA00028595739400000217
渐变至0，在S1切换瞬间
Figure FDA00028595739400000218
与
Figure FDA00028595739400000219
相等，保证平滑切换；模式2切换至模式3时，处理方式与模式1切换至模式3的原理相同。
8.如权利要求1所述的一种V2X双向充电机在微网下的控制方法，其特征在于：所述DC/DC模块的控制包括如下步骤：
步骤D1：工作于模式1时，开关S3置于状态1；Vbat_ref、Ibat_ref为接收BMS发出的最大充电电压和最大充电电流命令，Vbat_ref与电池电压Vbat的误差经过PI控制器后进行限幅处理得到充电电流给定
Figure FDA0002859573940000031
其中限幅值为Ibat_ref；
Figure FDA0002859573940000032
与实际充电电流Ibat的误差经过PI控制器后得到调制信息Tpwm(开关频率f或占空比D)；充电初期电压外环输出饱和，充电机工作于恒流充电模式；
步骤D2：初始工作于模式1时，开关S3置于状态1。当切换至模式2或模式3时，S3由状态1切换至状态2&3，将
Figure FDA0002859573940000034
赋值给
Figure FDA0002859573940000033
PI_4控制器输出赋值给PI_6控制器的积分量、PI_5控制器输出赋值给PI_7控制器的积分量，从而平滑切换；
步骤D3：工作于模式2或3时，开关S3置于状态2&3；Ibat_ref为接收BMS发出的最大放电电流命令，母线电压外环输出经过限幅处理后得到放电电流给定
Figure FDA0002859573940000035
电流环输出得到相应调制信息Tpwm；放电时Ibat_ref、
Figure FDA0002859573940000036
均为负值；
步骤D4：初始工作于模式2或模式3时，开关S3置于状态2&3；当切换至模式1时，S3由状态2&3切换至状态1，将
Figure FDA0002859573940000038
赋值给
Figure FDA0002859573940000037
PI_6控制器输出赋值给PI_4控制器的积分量、PI_7控制器输出赋值给PI_5控制器的积分量，从而平滑切换。
9.一种V2X双向充电机在微网下的控制装置，其特征在于：包括控制器、采集电路和V2X双向充电机，V2X双向充电机包括AC/DC模块和DC/DC模块，AC/DC模块包括由开关管S1、开关管S2、开关管S3和开关管S4构成的第一开关桥，第一开关桥的输入端连接外部供电电源、输出端输出Vbus电源；
DC/DC模块包括由开关管S5、开关管S6、开关管S7和开关管S8构成的第二开关桥、谐振电感Lp、谐振电容Cp、隔离变压器T、电容Cs和第三开关桥；
第二开关桥由开关管S5、开关管S6、开关管S7和开关管S8构成；
第三开关桥由开关管S9、开关管S10、开关管S11和开关管S12构成；
第一开关桥的输出端连接第二开关桥的输入端，第二开关桥的输出端通过谐振电感Lp和谐振电容Cp连接隔离变压器T的原边，谐振变压器T的副边通过电容Cs连接第三开关桥的输入端。
10.如权利要求8所述的一种V2X双向充电机在微网下的控制装置，其特征在于：第三开关桥的输出端还设有电容Co。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20190037624A (ko) * 2017-09-29 2019-04-08 한국전력공사 건물 및 계통의 충방전 우선순위를 고려하는 ｖ２ｘ­ｅｓｓ 연계 시스템 및 방법
CN111509995A (zh) * 2019-01-31 2020-08-07 北京新能源汽车股份有限公司 一种车载充电机及汽车

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