CN116520932B - 一种太阳能汽车mppt功率分配控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种太阳能汽车MPPT功率分配控制方法，包括：通过设置太阳能汽车基准电压Vref与采样检测输出电压Vout的误差信号Verr作为第一PI控制器的第一输入信号，输出获取电压外环的第一输出信号Pref；将第一输出信号Pref作为电压内环的给定信号，采样检测三路独立模块的三路输入电压，获取三路逻辑比较值；将三路逻辑比较值分别作为三路内环电流给定信号并分别与三路输入电流检测信号的三组给定检测误差作为三路内环PI控制组的输入信号，获取三路内环PI输出信号；将三路内环PI输出信号分别作为三路独立模块的占空比微分控制信号，实现MPPT功率分配均分控制。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能汽车精密控制技术领域，更具体地说，本发明涉及一种太阳能汽车MPPT功率分配控制方法。
背景技术
随着能源的消耗，燃料的价格不断上涨，环境污染日益严重，太阳能汽车已经成为新一代汽车的发展方向；太阳能汽车使用太阳能作为能源，具有绿色环保，无污染，无燃料消耗等优点，可以有效减少汽车对环境的污染，改善空气质量，促进城市可持续发展；随着太阳能技术的不断发展，太阳能无疑将成为许多传统不可再生能源的替代品，为发展提供足够的能源，并有效的降低全球环境污染，创造一个洁净的生活环境；随着电气交通化的进一步推广，将太阳能应用于民用汽车领域具有极大的市场前景；目前市场上的最大功率点跟踪MPPT控制器主要采用的传统硅器件，然而随着硅器件技术发展的成熟，其性能已接近理论极限，对于采用新型半导体器件的MPPT控制器鲜有研究；目前市场上汽车太阳能MPPT控制器转化效率尚待提高，针对MPPT控制器高效率的应用需求，如何进一步实现太阳能汽车装备的轻量小型化、从实际应用场景开发GaN器件的高频高效高功率密度MPPT控制器、如何通过更精确的算法、如何开发具有高频高效高功率密度的MPPT控制器等问题尚待解决；因此，有必要提出一种太阳能汽车MPPT功率分配控制方法，以至少部分地解决现有技术中存在的问题。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实时方式部分中进一步详细说明；本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
为至少部分地解决上述问题，本发明提供了一种太阳能汽车MPPT功率分配控制方法，包括：
S100：通过设置太阳能汽车基准电压Vref与采样检测输出电压Vout的误差信号Verr作为第一PI控制器的第一输入信号，输出获取电压外环的第一输出信号Pref；
S200：将第一输出信号Pref作为电压内环的给定信号，采样检测三路独立模块的三路输入电压，获取三路逻辑比较值；
S300：将三路逻辑比较值分别作为三路内环电流给定信号并分别与三路输入电流检测信号的三组给定检测误差作为三路内环PI控制组的输入信号，获取三路内环PI输出信号；
S400：将三路内环PI输出信号分别作为三路独立模块的占空比微分控制信号，实现MPPT功率分配均分控制。
优选的，S100包括：
S101：通过功率分配控制子程序，判断母线电压是否稳定；
S102：在外部电压环设定参考电压基准Vref，通过采样检测输出电压Vout；将基准电压Vref与采样检测输出电压Vout的误差信号Verr作为第一PI控制的第一输入信号；
S103：根据第一输入信号，通过第一PI控制器输出获取电压外环的第一输出信号Pref。
优选的，S200包括：
S201：设置多路并行电压内环；将第一输出信号Pref并行分为多路并行输出信号Pref；多路并行输出信号Pref包括：第一并行信号Pref1、第二并行信号Pref2及第三并行信号Pref3；第一并行信号Pref1、第二并行信号Pref2及第三并行信号Pref3并联传输；
S202：采样检测三路独立模块的三路输入电压；三路输入电压包括：第一输入电压Vin1、第二输入电压Vin2及第三输入电压Vin3；
S203：通过三路独立模块获取三路逻辑比值；三路逻辑比值包括：Pref1/Vin1、Pref2/Vin2及Pref3/Vin3。
优选的，S300包括：
S301：将三路逻辑比较值分别作为三路内环电流给定信号；
S302：分别检测三路内环电流给定信号，获取三路输入电流检测信号；三路输入电流检测信号包括：第一输入电流检测信号Iin1、第二输入电流检测信号Iin2及第三输入电流检测信号Iin3；
S303：将三路内环电流给定信号与三路输入电流检测信号的三组给定检测误差，分别作为三路内环PI控制组的输入信号，获取三路内环PI输出信号。
优选的，S400包括：
S401：设置占空比微分控制器组；占空比微分控制器组包括：第一微分控制器、第二微分控制器及第三微分控制器；
S402：将三路内环PI输出信号分别作为三路独立模块的占空比微分控制信号；根据占空比微分控制信号，获取三路双控MPPT功率分配值；
S403：根据占空比微分控制信号，获取三路双控MPPT功率分配值；第一微分控制器输出获取第一双控MPPT功率分配值、第二微分控制器输出获取第二双控MPPT功率分配值及第三微分控制器输出获取第三双控MPPT功率分配值；实现MPPT功率分配均分控制。
优选的，S101包括：
S1011：读取电压实时数据、电流实时数据及温度实时数据；分析判定电压实时数据、电流实时数据及温度实时数据是否存在数据异常；
S1012：如果数据异常判定结果为是，存在数据异常，则启动TZ锁存功能模块，将异常数据传输到PWM模块寄存器，返回进行处理；如果数据异常判定结果为否，不存在数据异常，则继续判定母线电压是否处于设定稳压范围内；设定稳压范围包括：大于133V且小于137V；如果母线电压处于设定稳压范围内，则检测太阳能汽车储能蓄电池组SOC荷电状态；
S1013：计算功率分配系数；功率分配系数包括：第一功率分配系数η1、第二功率分配系数η2及第三功率分配系数η3，并根据太阳能汽车储能蓄电池组SOC荷电状态更新功率分配系数，获取更新后功率分配系数；更新后功率分配系数包括：第一更新功率分配系数η1c、第二更新功率分配系数η2c及第三更新功率分配系数η3c；通过LADRC电压外环、PI功率分配内环及PWM模块寄存器，返回功率分配控制主程序；如果母线电压不处于设定稳压范围内，则将母线电压直接通过LADRC电压外环、PI功率分配内环及PWM模块寄存器，返回功率分配控制主程序进行处理。
优选的，S202包括：
S2021：通过电压采样检测三路独立模块的三路输入电压；三路输入电压包括：第一输入电压Vin1、第二输入电压Vin2及第三输入电压Vin3；三路独立模块包括：第一独立模块、第二独立模块及第三独立模块；
S2022：设置第一独立模块、第二独立模块及第三独立模块的内部逻辑器件结构两两相同；第一独立模块包括：第一逻辑比值运放组、第一逻辑比较运放组及第一内环PID控制组；第二独立模块包括：第二逻辑比值运放组、第二逻辑比较运放组及第二内环PID控制组；第三独立模块包括：第三逻辑比值运放组、第三逻辑比较运放组及第三内环PID控制组。
优选的，S203包括：
S2031：通过三路独立模块获取三路逻辑比值；三路逻辑比值包括：Pref1/Vin1、Pref2/Vin2及Pref3/Vin3；将多路并行输出信号Pref及第一输入电压Vin1、第二输入电压Vin2及第三输入电压Vin3作为电压内环的给定信号，分别输入第一逻辑比值运放组、第二逻辑比值运放组及第三逻辑比值运放组；
S2032：通过第一逻辑比值运放组对第一并行信号Pref1及第一输入电压Vin1按运算顺序分别进行以自然常数e为底数的对数运算、对数运算后的两个运算值相减的减法运算及减法运算后的相减值以自然常数e为指数进行指数运算，获取第一并行信号Pref1与第一输入电压Vin1逻辑比值Pref1/Vin1；同时，通过第二逻辑比值运放组获取第二并行信号Pref2与第二输入电压Vin2逻辑比值Pref2/Vin2，通过第三逻辑比值运放组获取第三并行信号Pref3与第三输入电压Vin3逻辑比值Pref3/Vin3。
优选的，S303包括：
S3031：将三路内环电流给定信号与三路输入电流检测信号的三组给定检测误差，分别作为三路内环PI控制组的输入信号；三组给定检测误差包括：Pref1/Vin1与第一输入电流检测信号Iin1之间的第一给定检测误差、Pref2/Vin2与第二输入电流信号Iin2之间的第二给定检测误差及Pref3/Vin3与第三输入电流信号Iin3之间的第三给定检测误差；
S3032：设置三路内环PI控制组；三路内环PI控制组包括：内环第一PI控制器、内环第二PI控制器及内环第三PI控制器；
S3033：通过三路内环PI控制组，获取三路内环PI输出信号；三路内环PI输出信号包括：第一内环PI输出信号、第二内环PI输出信号及第三内环PI输出信号；第一给定检测误差输入内环第一PI控制器，输出第一内环PI输出信号；第二给定检测误差输入内环第二PI控制器，输出第二内环PI输出信号；第三给定检测误差输入内环第三PI控制器，输出第三内环PI输出信号。
优选的，S403包括：
S4031：根据占空比微分控制信号，通过第一微分控制器与内环第一PI控制器，获取第一双控MPPT功率分配值；通过第二微分控制器与内环第二PI控制器，获取第二双控MPPT功率分配值；通过第三微分控制器与内环第三PI控制器，获取第三双控MPPT功率分配值；
S4032：根据第一双控MPPT功率分配值、第二双控MPPT功率分配值及第三双控MPPT功率分配值，获取低误差平均分配的三路双控MPPT功率分配值；实现MPPT功率分配均分控制。
相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：
本发明提供了一种太阳能汽车MPPT功率分配控制方法，通过设置太阳能汽车基准电压Vref与采样检测输出电压Vout的误差信号Verr作为第一PI控制器的第一输入信号，输出获取电压外环的第一输出信号Pref；将第一输出信号Pref作为电压内环的给定信号，采样检测三路独立模块的三路输入电压，获取三路逻辑比较值；将三路逻辑比较值分别作为三路内环电流给定信号并分别与三路输入电流检测信号的三组给定检测误差作为三路内环PI控制组的输入信号，获取三路内环PI输出信号；将三路内环PI输出信号分别作为三路独立模块的占空比微分控制信号，实现MPPT功率分配均分控制；采用电压电流双PI闭环控制结构，外部电压环设定参考电压基准Vref，通过采样检测输出电压Vout，基准电压Vref与实际电压Vout的误差信号Verr作为PI控制的输入信号；电压外环的输出信号Pref作为内环的给定信号，通过采样检测三路独立模块的输入电压Vin1、Vin2、Vin3，将Pref/Vin1、Pref/Vin2、Pref/Vin3分别作为三路电流内环的给定，通过分别检测三路输入电流信号Iin1、Iin2、Iin3，电流内环给定信号与电流检测信号的误差作为PI控制的输入信号，三个电流内环的输出信号分别作为三路独立模块的占空比D控制信号，从而实现了三个模块的功率均分；针对MPPT控制器高效率的应用需求，进行太阳能汽车装备的轻量小型化设计，开发基于GaN器件的高频高效高功率密度MPPT控制器；采用功率分配控制算法，实际应用场景开发具有高频高效高功率密度的MPPT控制器样机，最高效率≥98％；解决了将太阳能应用于汽车领域转化效率及功率分配控制均衡性较难的技术问题；本发明控制方案在实际200kHz开关频率下控制精度更加优异；解决了光伏汽车电源高频场景下算法实现问题，并大幅降低运算复杂度；本发明可以使超调量、响应时间以及均分状态等方面大幅优化，所提控制策略控制性能大幅提高；功率分配控制精度更高。
本发明所述的一种太阳能汽车MPPT功率分配控制方法，本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明所述的一种太阳能汽车MPPT功率分配控制方法框架图。
图2为本发明所述的一种太阳能汽车MPPT功率分配控制方法功率分配控制实施例图。
图3为本发明所述的一种太阳能汽车MPPT功率分配控制方法稳态均流波形图。
具体实施方式
下面结合附图以及实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施；如图1-3所示，本发明提供了一种太阳能汽车MPPT功率分配控制方法，包括：
S100：通过设置太阳能汽车基准电压Vref与采样检测输出电压Vout的误差信号Verr作为第一PI控制器的第一输入信号，输出获取电压外环的第一输出信号Pref；
S200：将第一输出信号Pref作为电压内环的给定信号，采样检测三路独立模块的三路输入电压，获取三路逻辑比较值；
S300：将三路逻辑比较值分别作为三路内环电流给定信号并分别与三路输入电流检测信号的三组给定检测误差作为三路内环PI控制组的输入信号，获取三路内环PI输出信号；
S400：将三路内环PI输出信号分别作为三路独立模块的占空比微分控制信号，实现MPPT功率分配均分控制。
上述技术方案的工作原理及效果为：本发明提供了一种太阳能汽车MPPT功率分配控制方法，包括：通过设置太阳能汽车基准电压Vref与采样检测输出电压Vout的误差信号Verr作为第一PI控制器的第一输入信号，输出获取电压外环的第一输出信号Pref；将第一输出信号Pref作为电压内环的给定信号，采样检测三路独立模块的三路输入电压，获取三路逻辑比较值；将三路逻辑比较值分别作为三路内环电流给定信号并分别与三路输入电流检测信号的三组给定检测误差作为三路内环PI控制组的输入信号，获取三路内环PI输出信号；将三路内环PI输出信号分别作为三路独立模块的占空比微分控制信号，实现MPPT功率分配均分控制；采用电压电流双PI闭环控制结构，外部电压环设定参考电压基准Vref，通过采样检测输出电压Vout，基准电压Vref与实际电压Vout的误差信号Verr作为PI控制的输入信号；电压外环的输出信号Pref作为内环的给定信号，通过采样检测三路独立模块的输入电压Vin1、Vin2、Vin3，将Pref/Vin1、Pref/Vin2、Pref/Vin3分别作为三路电流内环的给定，通过分别检测三路输入电流信号Iin1、Iin2、Iin3，电流内环给定信号与电流检测信号的误差作为PI控制的输入信号，三个电流内环的输出信号分别作为三路独立模块的占空比D控制信号，从而实现了三个模块的功率均分；针对MPPT控制器高效率的应用需求，进行太阳能汽车装备的轻量小型化设计，开发基于GaN器件的高频高效高功率密度MPPT控制器；采用功率分配控制算法，实际应用场景开发具有高频高效高功率密度的MPPT控制器样机，最高效率≥98％；解决了将太阳能应用于汽车领域转化效率及功率分配控制均衡性较难的技术问题；本发明控制方案在实际200kHz开关频率下控制精度更加优异；解决了光伏汽车电源高频场景下算法实现问题，并大幅降低运算复杂度；本发明可以使超调量、响应时间以及均分状态等方面大幅优化，所提控制策略控制性能大幅提高；功率分配控制精度更高。
在一个实施例中，S100包括：
S101：通过功率分配控制子程序，判断母线电压是否稳定；
S102：在外部电压环设定参考电压基准Vref，通过采样检测输出电压Vout；将基准电压Vref与采样检测输出电压Vout的误差信号Verr作为第一PI控制的第一输入信号；
S103：根据第一输入信号，通过第一PI控制器输出获取电压外环的第一输出信号Pref。
上述技术方案的工作原理及效果为：通过功率分配控制子程序，判断母线电压是否稳定；在外部电压环设定参考电压基准Vref，通过采样检测输出电压Vout；将基准电压Vref与采样检测输出电压Vout的误差信号Verr作为第一PI控制的第一输入信号；
根据第一输入信号，通过第一PI控制器输出获取电压外环的第一输出信号Pref；计算独立模块并联变换器均流误差：
其中，MQCSerror表示独立模块并联变换器均流误差，IinMax表示k条支路中输入电流最大支路的电流，IinMin表示k条支路中输入电流最小支路的电流，k表示运算支路数，K表示总支路数，Iin1、Iin2、Iin3及Iink分别表示第1条支路的输入电流、第2条支路的输入电流、第3条支路的输入电流及第k条支路的输入电流；搭建二输入同步整流型Boost变换器实验平台，针对输入电压相同，默认定频200kHz下平均电流均流法的均流性能，确定在稳态均流性能的精度以及暂态均流时的超调量与响应时间；针对功率分配控制子程序，其初始默认状态为功率均分，即功率分配系数初始设置为η1＝η2＝η3＝0.33；并联变换器工作在额定功率1000W时，获取变换器总的输出电压波形和三支路Boost变换器的电感电流波形图；从图中可以看出并联变换器的输出电压稳定在135V，电感电流平均值分别为7.19A、7.11A、7.12A；验证所提控制策略在不同电压等级、不同功率等级下的稳态均流能力，分别进行在输入电压60V、70V、80V下功率等级分别为500W、1000W和1500W的实验验证并计算均流误差；平均电流均流控制在高频场景下稳态均流精度高，各种工况下的稳态均流误差均小于3％；通过计算独立模块并联变换器均流误差，可以获取精确均流误差，大幅提高系统稳态均流性能。
在一个实施例中，S200包括：
S201：设置多路并行电压内环；将第一输出信号Pref并行分为多路并行输出信号Pref；多路并行输出信号Pref包括：第一并行信号Pref1、第二并行信号Pref2及第三并行信号Pref3；第一并行信号Pref1、第二并行信号Pref2及第三并行信号Pref3并联传输；
S202：采样检测三路独立模块的三路输入电压；三路输入电压包括：第一输入电压Vin1、第二输入电压Vin2及第三输入电压Vin3；
S203：通过三路独立模块获取三路逻辑比值；三路逻辑比值包括：Pref1/Vin1、Pref2/Vin2及Pref3/Vin3。
上述技术方案的工作原理及效果为：设置多路并行电压内环；将第一输出信号Pref并行分为多路并行输出信号Pref；多路并行输出信号Pref包括：第一并行信号Pref1、第二并行信号Pref2及第三并行信号Pref3；第一并行信号Pref1、第二并行信号Pref2及第三并行信号Pref3并联传输；采样检测三路独立模块的三路输入电压；三路输入电压包括：第一输入电压Vin1、第二输入电压Vin2及第三输入电压Vin3；通过三路独立模块获取三路逻辑比值；三路逻辑比值包括：Pref1/Vin1、Pref2/Vin2及Pref3/Vin3；能够将太阳能应用于汽车领域，提高转化效率及功率分配控制均衡性。
在一个实施例中，S300包括：
S301：将三路逻辑比较值分别作为三路内环电流给定信号；
S302：分别检测三路内环电流给定信号，获取三路输入电流检测信号；三路输入电流检测信号包括：第一输入电流检测信号Iin1、第二输入电流检测信号Iin2及第三输入电流检测信号Iin3；
S303：将三路内环电流给定信号与三路输入电流检测信号的三组给定检测误差，分别作为三路内环PI控制组的输入信号，获取三路内环PI输出信号。
上述技术方案的工作原理及效果为：将三路逻辑比较值分别作为三路内环电流给定信号；分别检测三路内环电流给定信号，获取三路输入电流检测信号；三路输入电流检测信号包括：
第一输入电流检测信号Iin1、第二输入电流检测信号Iin2及第三输入电流检测信号Iin3；将三路内环电流给定信号与三路输入电流检测信号的三组给定检测误差，分别作为三路内环PI控制组的输入信号，获取三路内环PI输出信号；将逻辑比较值作为内环电流给定信号，检测获取输入电流检测信号；将内环电流给定信号与输入电流检测信号的给定检测误差，分别作为内环PI控制组的输入信号，获取内环PI输出信号；能够通过双环路输入输出控制，大幅提高输出信号效率及信号质量；
计算独立模块并联变换器的电流放大倍数：
其中，FDSCi表示独立模块并联变换器的电流放大倍数，N表示变压转换原副边匝数比，M表示励磁谐振电感比，fx表示谐振频率，fk表示开关频率，ZS表示等效电阻阻尼比；通过计算独立模块并联变换器的电流放大倍数，可以使独立模块并联变换器均流控制一致性显著改善。
在一个实施例中，S400包括：
S401：设置占空比微分控制器组；占空比微分控制器组包括：第一微分控制器、第二微分控制器及第三微分控制器；
S402：将三路内环PI输出信号分别作为三路独立模块的占空比微分控制信号；根据占空比微分控制信号，获取三路双控MPPT功率分配值；
S403：根据占空比微分控制信号，获取三路双控MPPT功率分配值；第一微分控制器输出获取第一双控MPPT功率分配值、第二微分控制器输出获取第二双控MPPT功率分配值及第三微分控制器输出获取第三双控MPPT功率分配值；实现MPPT功率分配均分控制。
上述技术方案的工作原理及效果为：设置占空比微分控制器组；占空比微分控制器组包括：第一微分控制器、第二微分控制器及第三微分控制器；将三路内环PI输出信号分别作为三路独立模块的占空比微分控制信号；根据占空比微分控制信号，获取三路双控MPPT功率分配值；
根据占空比微分控制信号，获取三路双控MPPT功率分配值；第一微分控制器输出获取第一双控MPPT功率分配值、第二微分控制器输出获取第二双控MPPT功率分配值及第三微分控制器输出获取第三双控MPPT功率分配值；实现MPPT功率分配均分控制；电流内环给定信号与电流检测信号的误差作为PI控制的输入信号，三个电流内环的输出信号分别作为三路独立模块的占空比D控制信号，从而实现了三个模块的功率均分。
在一个实施例中，S101包括：
S1011：读取电压实时数据、电流实时数据及温度实时数据；分析判定电压实时数据、电流实时数据及温度实时数据是否存在数据异常；
S1012：如果数据异常判定结果为是，存在数据异常，则启动TZ锁存功能模块，将异常数据传输到PWM模块寄存器，返回进行处理；如果数据异常判定结果为否，不存在数据异常，则继续判定母线电压是否处于设定稳压范围内；设定稳压范围包括：大于133V且小于137V；如果母线电压处于设定稳压范围内，则检测太阳能汽车储能蓄电池组SOC荷电状态；
S1013：计算功率分配系数；功率分配系数包括：第一功率分配系数η1、第二功率分配系数η2及第三功率分配系数η3，并根据太阳能汽车储能蓄电池组SOC荷电状态更新功率分配系数，获取更新后功率分配系数；更新后功率分配系数包括：第一更新功率分配系数η1c、第二更新功率分配系数η2c及第三更新功率分配系数η3c；通过LADRC电压外环、PI功率分配内环及PWM模块寄存器，返回功率分配控制主程序；如果母线电压不处于设定稳压范围内，则将母线电压直接通过LADRC电压外环、PI功率分配内环及PWM模块寄存器，返回功率分配控制主程序进行处理。
上述技术方案的工作原理及效果为：读取电压实时数据、电流实时数据及温度实时数据；分析判定电压实时数据、电流实时数据及温度实时数据是否存在数据异常；如果数据异常判定结果为是，存在数据异常，则启动TZ锁存功能模块，将异常数据传输到PWM模块寄存器，返回进行处理；如果数据异常判定结果为否，不存在数据异常，则继续判定母线电压是否处于设定稳压范围内；设定稳压范围包括：大于133V且小于137V；如果母线电压处于设定稳压范围内，则检测太阳能汽车储能蓄电池组SOC荷电状态；
计算功率分配系数；功率分配系数包括：第一功率分配系数η1、第二功率分配系数η2及第三功率分配系数η3，并根据太阳能汽车储能蓄电池组SOC荷电状态更新功率分配系数，获取更新后功率分配系数；更新后功率分配系数包括：第一更新功率分配系数η1c、第二更新功率分配系数η2c及第三更新功率分配系数η3c；通过LADRC电压外环、PI功率分配内环及PWM模块寄存器，返回功率分配控制主程序；如果母线电压不处于设定稳压范围内，则将母线电压直接通过LADRC电压外环、PI功率分配内环及PWM模块寄存器，返回功率分配控制主程序进行处理；在控制算法里增加了母线电压是否稳定的判断条件；通过光伏汽车母线电压确定负载侧用电设备的运行状态，保持母线电压稳定。
在一个实施例中，S202包括：
S2021：通过电压采样检测三路独立模块的三路输入电压；三路输入电压包括：第一输入电压Vin1、第二输入电压Vin2及第三输入电压Vin3；三路独立模块包括：第一独立模块、第二独立模块及第三独立模块；
S2022：设置第一独立模块、第二独立模块及第三独立模块的内部逻辑器件结构两两相同；第一独立模块包括：第一逻辑比值运放组、第一逻辑比较运放组及第一内环PID控制组；第二独立模块包括：第二逻辑比值运放组、第二逻辑比较运放组及第二内环PID控制组；第三独立模块包括：第三逻辑比值运放组、第三逻辑比较运放组及第三内环PID控制组。
上述技术方案的工作原理及效果为：通过电压采样检测三路独立模块的三路输入电压；三路输入电压包括：第一输入电压Vin1、第二输入电压Vin2及第三输入电压Vin3；三路独立模块包括：第一独立模块、第二独立模块及第三独立模块；设置第一独立模块、第二独立模块及第三独立模块的内部逻辑器件结构两两相同；第一独立模块包括：第一逻辑比值运放组、第一逻辑比较运放组及第一内环PID控制组；第二独立模块包括：第二逻辑比值运放组、第二逻辑比较运放组及第二内环PID控制组；第三独立模块包括：第三逻辑比值运放组、第三逻辑比较运放组及第三内环PID控制组；提高转化效率及功率分配控制均衡性。
在一个实施例中，S203包括：
S2031：通过三路独立模块获取三路逻辑比值；三路逻辑比值包括：Pref1/Vin1、Pref2/Vin2及Pref3/Vin3；将多路并行输出信号Pref及第一输入电压Vin1、第二输入电压Vin2及第三输入电压Vin3作为电压内环的给定信号，分别输入第一逻辑比值运放组、第二逻辑比值运放组及第三逻辑比值运放组；
S2032：通过第一逻辑比值运放组对第一并行信号Pref1及第一输入电压Vin1按运算顺序分别进行以自然常数e为底数的对数运算、对数运算后的两个运算值相减的减法运算及减法运算后的相减值以自然常数e为指数进行指数运算，获取第一并行信号Pref1与第一输入电压Vin1逻辑比值Pref1/Vin1；同时，通过第二逻辑比值运放组获取第二并行信号Pref2与第二输入电压Vin2逻辑比值Pref2/Vin2，通过第三逻辑比值运放组获取第三并行信号Pref3与第三输入电压Vin3逻辑比值Pref3/Vin3。
上述技术方案的工作原理及效果为：通过三路独立模块获取三路逻辑比值；三路逻辑比值包括：Pref1/Vin1、Pref2/Vin2及Pref3/Vin3；将多路并行输出信号Pref及第一输入电压Vin1、第二输入电压Vin2及第三输入电压Vin3作为电压内环的给定信号，分别输入第一逻辑比值运放组、第二逻辑比值运放组及第三逻辑比值运放组；通过第一逻辑比值运放组对第一并行信号Pref1及第一输入电压Vin1按运算顺序分别进行以自然常数e为底数的对数运算、对数运算后的两个运算值相减的减法运算及减法运算后的相减值以自然常数e为指数进行指数运算，获取第一并行信号Pref1与第一输入电压Vin1逻辑比值Pref1/Vin1；同时，通过第二逻辑比值运放组获取第二并行信号Pref2与第二输入电压Vin2逻辑比值Pref2/Vin2，通过第三逻辑比值运放组获取第三并行信号Pref3与第三输入电压Vin3逻辑比值Pref3/Vin3；使超调量、响应时间以及均分状态等方面大幅优化。
在一个实施例中，S303包括：
S3031：将三路内环电流给定信号与三路输入电流检测信号的三组给定检测误差，分别作为三路内环PI控制组的输入信号；三组给定检测误差包括：Pref1/Vin1与第一输入电流检测信号Iin1之间的第一给定检测误差、Pref2/Vin2与第二输入电流信号Iin2之间的第二给定检测误差及Pref3/Vin3与第三输入电流信号Iin3之间的第三给定检测误差；
S3032：设置三路内环PI控制组；三路内环PI控制组包括：内环第一PI控制器、内环第二PI控制器及内环第三PI控制器；
S3033：通过三路内环PI控制组，获取三路内环PI输出信号；三路内环PI输出信号包括：第一内环PI输出信号、第二内环PI输出信号及第三内环PI输出信号；第一给定检测误差输入内环第一PI控制器，输出第一内环PI输出信号；第二给定检测误差输入内环第二PI控制器，输出第二内环PI输出信号；第三给定检测误差输入内环第三PI控制器，输出第三内环PI输出信号。
上述技术方案的工作原理及效果为：将三路内环电流给定信号与三路输入电流检测信号的三组给定检测误差，分别作为三路内环PI控制组的输入信号；三组给定检测误差包括：Pref1/Vin1与第一输入电流检测信号Iin1之间的第一给定检测误差、Pref2/Vin2与第二输入电流信号Iin2之间的第二给定检测误差及Pref3/Vin3与第三输入电流信号Iin3之间的第三给定检测误差；设置三路内环PI控制组；三路内环PI控制组包括：内环第一PI控制器、内环第二PI控制器及内环第三PI控制器；通过三路内环PI控制组，获取三路内环PI输出信号；三路内环PI输出信号包括：第一内环PI输出信号、第二内环PI输出信号及第三内环PI输出信号；第一给定检测误差输入内环第一PI控制器，输出第一内环PI输出信号；第二给定检测误差输入内环第二PI控制器，输出第二内环PI输出信号；第三给定检测误差输入内环第三PI控制器，输出第三内环PI输出信号；所提控制策略控制性能大幅提高；功率分配控制精度更高。
在一个实施例中，S403包括：
S4031：根据占空比微分控制信号，通过第一微分控制器与内环第一PI控制器，获取第一双控MPPT功率分配值；通过第二微分控制器与内环第二PI控制器，获取第二双控MPPT功率分配值；通过第三微分控制器与内环第三PI控制器，获取第三双控MPPT功率分配值；
S4032：根据第一双控MPPT功率分配值、第二双控MPPT功率分配值及第三双控MPPT功率分配值，获取低误差平均分配的三路双控MPPT功率分配值；实现MPPT功率分配均分控制。
上述技术方案的工作原理及效果为：根据占空比微分控制信号，通过第一微分控制器与内环第一PI控制器，获取第一双控MPPT功率分配值；通过第二微分控制器与内环第二PI控制器，获取第二双控MPPT功率分配值；通过第三微分控制器与内环第三PI控制器，获取第三双控MPPT功率分配值；根据第一双控MPPT功率分配值、第二双控MPPT功率分配值及第三双控MPPT功率分配值，获取低误差平均分配的三路双控MPPT功率分配值；实现MPPT功率分配均分控制；电流内环给定信号与电流检测信号的误差作为PI控制的输入信号，三个电流内环的输出信号分别作为三路独立模块的占空比D控制信号；使电压电流双PI闭环控制结构控制更加精确。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节与这里示出与描述的图例。
Claims (8)
1.一种太阳能汽车MPPT功率分配控制方法，其特征在于，包括：
S100：通过设置太阳能汽车基准电压Vref与采样检测输出电压Vout的误差信号Verr作为第一PI控制器的第一输入信号，输出获取电压外环的第一输出信号Pref；
S200：将第一输出信号Pref作为电压内环的给定信号，采样检测三路独立模块的三路输入电压，获取三路逻辑比较值；
S300：将三路逻辑比较值分别作为三路内环电流给定信号并分别与三路输入电流检测信号的三组给定检测误差作为三路内环PI控制组的输入信号，获取三路内环PI输出信号；
S400：将三路内环PI输出信号分别作为三路独立模块的占空比微分控制信号，实现MPPT功率分配均分控制；
S100包括：
S101：通过功率分配控制子程序，判断母线电压是否稳定；
S102：在外部电压环设定参考电压基准Vref，通过采样检测输出电压Vout；将基准电压Vref与采样检测输出电压Vout的误差信号Verr作为第一PI控制的第一输入信号；
S103：根据第一输入信号，通过第一PI控制器输出获取电压外环的第一输出信号Pref；
S101包括：
S1011：读取电压实时数据、电流实时数据及温度实时数据；分析判定电压实时数据、电流实时数据及温度实时数据是否存在数据异常；
S1012：如果数据异常判定结果为是，存在数据异常，则启动TZ锁存功能模块，将异常数据传输到PWM模块寄存器，返回进行处理；如果数据异常判定结果为否，不存在数据异常，则继续判定母线电压是否处于设定稳压范围内；设定稳压范围包括：大于133V且小于137V；如果母线电压处于设定稳压范围内，则检测太阳能汽车储能蓄电池组SOC荷电状态；
S1013：计算功率分配系数；功率分配系数包括：第一功率分配系数η1、第二功率分配系数η2及第三功率分配系数η3，并根据太阳能汽车储能蓄电池组SOC荷电状态更新功率分配系数，获取更新后功率分配系数；更新后功率分配系数包括：第一更新功率分配系数η1c、第二更新功率分配系数η2c及第三更新功率分配系数η3c；通过LADRC电压外环、PI功率分配内环及PWM模块寄存器，返回功率分配控制主程序；如果母线电压不处于设定稳压范围内，则将母线电压直接通过LADRC电压外环、PI功率分配内环及PWM模块寄存器，返回功率分配控制主程序进行处理。
2.如权利要求1所述的一种太阳能汽车MPPT功率分配控制方法，其特征在于，S200包括：
S201：设置多路并行电压内环；将第一输出信号Pref并行分为多路并行输出信号Pref；多路并行输出信号Pref包括：第一并行信号Pref1、第二并行信号Pref2及第三并行信号Pref3；第一并行信号Pref1、第二并行信号Pref2及第三并行信号Pref3并联传输；
S202：采样检测三路独立模块的三路输入电压；三路输入电压包括：第一输入电压Vin1、第二输入电压Vin2及第三输入电压Vin3；
S203：通过三路独立模块获取三路逻辑比值；三路逻辑比值包括：Pref1/Vin1、Pref2/Vin2及Pref3/Vin3。
3.如权利要求1所述的一种太阳能汽车MPPT功率分配控制方法，其特征在于，S300包括：
S301：将三路逻辑比较值分别作为三路内环电流给定信号；
S302：分别检测三路内环电流给定信号，获取三路输入电流检测信号；三路输入电流检测信号包括：第一输入电流检测信号Iin1、第二输入电流检测信号Iin2及第三输入电流检测信号Iin3；
S303：将三路内环电流给定信号与三路输入电流检测信号的三组给定检测误差，分别作为三路内环PI控制组的输入信号，获取三路内环PI输出信号。
4.如权利要求1所述的一种太阳能汽车MPPT功率分配控制方法，其特征在于，S400包括：
S401：设置占空比微分控制器组；占空比微分控制器组包括：第一微分控制器、第二微分控制器及第三微分控制器；
S402：将三路内环PI输出信号分别作为三路独立模块的占空比微分控制信号；根据占空比微分控制信号，获取三路双控MPPT功率分配值；
S403：根据占空比微分控制信号，获取三路双控MPPT功率分配值；第一微分控制器输出获取第一双控MPPT功率分配值、第二微分控制器输出获取第二双控MPPT功率分配值及第三微分控制器输出获取第三双控MPPT功率分配值；实现MPPT功率分配均分控制。
5.如权利要求2所述的一种太阳能汽车MPPT功率分配控制方法，其特征在于，S202包括：
S2021：通过电压采样检测三路独立模块的三路输入电压；三路输入电压包括：第一输入电压Vin1、第二输入电压Vin2及第三输入电压Vin3；三路独立模块包括：第一独立模块、第二独立模块及第三独立模块；
S2022：设置第一独立模块、第二独立模块及第三独立模块的内部逻辑器件结构两两相同；第一独立模块包括：第一逻辑比值运放组、第一逻辑比较运放组及第一内环PID控制组；第二独立模块包括：第二逻辑比值运放组、第二逻辑比较运放组及第二内环PID控制组；第三独立模块包括：第三逻辑比值运放组、第三逻辑比较运放组及第三内环PID控制组。
6.如权利要求2所述的一种太阳能汽车MPPT功率分配控制方法，其特征在于，S203包括：
S2031：通过三路独立模块获取三路逻辑比值；三路逻辑比值包括：Pref1/Vin1、Pref2/Vin2及Pref3/Vin3；将多路并行输出信号Pref及第一输入电压Vin1、第二输入电压Vin2及第三输入电压Vin3作为电压内环的给定信号，分别输入第一逻辑比值运放组、第二逻辑比值运放组及第三逻辑比值运放组；
S2032：通过第一逻辑比值运放组对第一并行信号Pref1及第一输入电压Vin1按运算顺序分别进行以自然常数e为底数的对数运算、对数运算后的两个运算值相减的减法运算及减法运算后的相减值以自然常数e为指数进行指数运算，获取第一并行信号Pref1与第一输入电压Vin1逻辑比值Pref1/Vin1；同时，通过第二逻辑比值运放组获取第二并行信号Pref2与第二输入电压Vin2逻辑比值Pref2/Vin2，通过第三逻辑比值运放组获取第三并行信号Pref3与第三输入电压Vin3逻辑比值Pref3/Vin3。
7.如权利要求3所述的一种太阳能汽车MPPT功率分配控制方法，其特征在于，S303包括：
S3031：将三路内环电流给定信号与三路输入电流检测信号的三组给定检测误差，分别作为三路内环PI控制组的输入信号；三组给定检测误差包括：Pref1/Vin1与第一输入电流检测信号Iin1之间的第一给定检测误差、Pref2/Vin2与第二输入电流信号Iin2之间的第二给定检测误差及Pref3/Vin3与第三输入电流信号Iin3之间的第三给定检测误差；
S3032：设置三路内环PI控制组；三路内环PI控制组包括：内环第一PI控制器、内环第二PI控制器及内环第三PI控制器；
S3033：通过三路内环PI控制组，获取三路内环PI输出信号；三路内环PI输出信号包括：第一内环PI输出信号、第二内环PI输出信号及第三内环PI输出信号；第一给定检测误差输入内环第一PI控制器，输出第一内环PI输出信号；第二给定检测误差输入内环第二PI控制器，输出第二内环PI输出信号；第三给定检测误差输入内环第三PI控制器，输出第三内环PI输出信号。
8.如权利要求4所述的一种太阳能汽车MPPT功率分配控制方法，其特征在于，S403包括：
S4031：根据占空比微分控制信号，通过第一微分控制器与内环第一PI控制器，获取第一双控MPPT功率分配值；通过第二微分控制器与内环第二PI控制器，获取第二双控MPPT功率分配值；通过第三微分控制器与内环第三PI控制器，获取第三双控MPPT功率分配值；
S4032：根据第一双控MPPT功率分配值、第二双控MPPT功率分配值及第三双控MPPT功率分配值，获取低误差平均分配的三路双控MPPT功率分配值；实现MPPT功率分配均分控制。
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