[发明专利]一种基于矩阵整流器的蓄电池控制方法及其装置

说明书

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e_c；

依据所述误差值e_c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e_c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_sα、u_sβ和电流i_sα、i_sβ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：