基于滑模原理的电动汽车混合储能系统快速充电控制方法

摘要

本发明提供基于滑模原理的电动汽车混合储能系统快速充电控制方法，首先将蓄电池电流控制成可调制的周期性的正负交替脉冲电流来实现快速充电，其次利用超级电容器来吸收在蓄电池放电的时候回馈至直流母线的能量，防止直流母线电压泵升，最后在蓄电池充电时，通过调节超级电容器的输出电流来实现对于超级电容器存储能量的控制，以免超级电容器的电压超过装置耐受上限，其中对于超级电容器控制器的控制采用滑模控制方法，减少工作点变化对于系统性能的影响。从仿真结果中可以看到，本发明能够很好地控制蓄电池电流使其形成正负脉冲，并且满足直流母线电压的稳定以及对于超级电容器端电压的控制。

主权项

基于滑模原理的电动汽车混合储能系统快速充电控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，根据预先设定的蓄电池充电电流波形曲线，控制蓄电池变流器以周期性正负脉冲电流以及对蓄电池进行充电，其中蓄电池充电脉冲的幅值，充电脉冲的占空比为D_P，为放电脉冲的幅值，放电脉冲的占空比为D_N；步骤二，在充电站变流器控制回路，将直流母线电压参考值与直流母线电压瞬时值v_dc相减，送入电压调节器，得到充电站变流器的电流指令步骤三，将充电站变流器电流指令与充电站变流器电流瞬时值i_station相减，将差值送入电流调节器，得到充电站变流器控制调制波，与PWM调制器的载波做比较得到充电站变流器驱动信号；步骤四，在超级电容器变流器控制回路，将直流母线电压参考值与直流母线电压瞬时值v_dc相减，得到差值Δv_dc，乘以比例系数K，得到超级电容器变流器的电流环指令比例系数K的取值大于10；步骤五，将超级电容器变流器电流环指令送入饱和环节进行限幅，然后与超级电容器变流器电流瞬时值i_SC相减，得到差值Δi_SC；步骤六，利用步骤四与步骤五之中得到的Δv_dc和Δi_SC之和送入积分饱和环节，计算得出超级电容器变流器的调制信号M，计算公式如下：$M=K_1\Delta v_{\mathrm{dc}}+K_2\Delta i_{\mathrm{SC}}+K_3\int (\Delta v_{\mathrm{dc}}+\Delta i_{\mathrm{SC}})\mathrm{dt}---\left(1\right)$其中K₁，K₂，K₃的系数取值为正数;步骤七，测量超级电容器的端电压v_SC进行滞环逻辑判断，根据超级电容器的端电压v_SC来改变步骤五之中的饱和环节下限值,当超级电容器的端电压v_SC高于超级电容器的端电压的上限值v_{SC_HI}，则将步骤五之中的饱和环节下限值设置为‑i_SC‑set；当超级电容器的端电压v_SC低于超级电容器的端电压的下限值v_{SC_LO}，则将步骤五之中的饱和环节下限值设置为0；其中需要满足关系：$\left|i_{\mathrm{SC}-\mathrm{set}}\right|>\left|\frac{i_{\mathrm{batt}}^{*}\times v_{\mathrm{batt}}\times D_p}{v_{\mathrm{SC}}\times (1-D_P-D_N)}\right|---\left(2\right)$该公式之中，D_P表示充电脉冲的占空比，表示放电脉冲的幅值，D_N表示放电脉冲的占空比，v_batt是蓄电池端电压，v_SC是超级电容器端电压。