[发明专利]一种采用高频链矩阵变换器的V2G充电器及其控制方法

说明书

本发明公开了一种采用高频链矩阵变换器的V2G充电器及其控制方法，V2G充电器包含网侧滤波器、高频链矩阵变换器、单相桥式全控整流器以及电池侧滤波器，所述高频链矩阵变换器包括三相‑单相AC/AC矩阵变换器和高频变压器T，所述网侧滤波器、三相‑单相AC/AC矩阵变换器、高频变压器T、单相桥式全控整流器、电池侧滤波器依次相连；V2G充电器控制方法包括充电和馈电的步骤，充电和馈电均采用外环切换控制生成外环控制量，将外环控制量进行内环解耦控制得到脉冲信号，并将脉冲信号控制高频链矩阵变换器实现充电或馈电。本发明具有结构简化、转换效率高、体积重量小、充馈电控制稳定、电池保护好的优点。

技术领域

本发明涉及V2G充电器，具体涉及一种采用高频链矩阵变换器的V2G充电器及其控制方法。

背景技术

V2G(Vehicle to Grid)充电器是一种用于电动汽车的充电器，可实现电动汽车与电网之间的联系，当电动汽车不工作时可将能量回馈给电网，当需要充电时可从电网获得能量。V2G充电器现有结构可分为非隔离型和隔离型：非隔离型无变压器效率高，但存在共模电压引起的安全隐患；隔离型又分为工频变压器型和高频变压器型，工频变压器型体积重量大，成本较高，而高频变压器型体积重量小，且能够对电路起到隔离保护的作用。高频变压器型结构中需采用AC-DC、DC-AC、AC-DC三级结构，多级能量转换使得整体功率密度和能量密度不高，且直流母线上存在大容量直流储能元件，体积成本较高。针对该充电器的控制多为针对电池充电需求设计的恒流、恒压切换控制策略，但该策略未实现在V2G应用中与V2G调度系统功率分配指令的协调配合，在V2G应用中的契合度不高。

发明内容

本发明要解决的技术问题：一方面，针对目前V2G充电器结构上的缺点，提供一种采用高频链矩阵变换器的V2G充电器，采用高频链矩阵变换器的拓扑结构，通过三相-单相AC/AC矩阵变换器与高频变压器的链接，避免了共模电压引起的安全隐患，将三级结构简化为两级，减小转换级数并提高转换效率，省略了直流母线储能元件(如大电容)的使用，大大降低系统的体积重量。另一方面，针对目前V2G充电器控制策略上的缺点，本发明提供一种采用高频链矩阵变换器的V2G充电器的控制方法(充电/馈电)，采用外环恒功率和恒压切换控制与内环解耦控制相结合的双闭环控制策略，使得该新型充电器能够根据V2G调度系统给定的功率进行稳定快速的充馈电运行，同时外环恒功率和恒压的切换PI控制，在保证充电安全的前提下，实现V2G充电器按照其调度系统分配的指定功率进行快速稳定的充馈电控制，可避免电池过充过放，延长其使用寿命，内环解耦控制可根据电网需求灵活控制网侧功率因数。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一方面，本发明提供一种采用高频链矩阵变换器的V2G充电器的控制方法，采用高频链矩阵变换器的V2G充电器包含网侧滤波器、高频链矩阵变换器、单相桥式全控整流器以及电池侧滤波器，所述高频链矩阵变换器包括三相-单相AC/AC矩阵变换器和高频变压器T，所述网侧滤波器、三相-单相AC/AC矩阵变换器、高频变压器T、单相桥式全控整流器、电池侧滤波器依次相连，V2G充电器充电的步骤包括：

A1)将电压给定值与被充电蓄电池的电压检测值u_dc比较计算出差值

A2)判断差值是否大于0，如果差值大于0则跳转执行步骤A3)；否则，在差值小于等于0时跳转执行步骤A4)；

A3)判定电池电压未达到充电上限，选定采用恒功率控制模式，将功率给定值P^*经公式计算得到电池电流给定值将电池电流给定值经过限幅环节得到将限幅后的电流给定值与检测值i_dc进行比较后的差值作为外环控制量输入外环PI控制器；跳转执行步骤A5)；

A4)判定电池电压达到充电上限，选定采用恒压控制模式，直接将该差值作为外环控制量输入外环PI控制器；跳转执行步骤A5)；