[发明专利]基于比例谐振控制的复用充电机二次谐波抑制方法

说明书

本发明公开了基于比例谐振控制的复用充电机二次谐波抑制方法，所述复用充电机包括全桥整流电路和Buck电路两级拓扑结构，并采用PI控制器进行全桥整流电路控制，本发明在PI控制器上并联比例谐振调节器，通过设计比例谐振调节器来抑制二次谐波对复用充电机充电质量的影响：比例谐振调节器从正弦内模模型推导而来，本方案选择在整流电压到充电电压的BUCK阶段对充电机进行控制。无需增加任何电路，控制结构简单，节约成本。由于电网电压的频率波动较小，其低次谐波适合采用谐振控制算法进行抑制。本方案采用比例谐振控制方式实现对Buck输出电压的控制和纹波电压的抑制。

技术领域

本发明涉及复用充电机，特别涉及一种基于比例谐振控制的复用充电机二次谐波抑制方法。

背景技术

目前，能源短缺日益成为一个严峻的社会问题。新能源汽车的出现在一定程度上缓解这一问题。然而，新能源汽车也存在一些缺点，比如：充电便捷的问题。新能源汽车主要通过非车载充电机或车载充电机进行充电。相对于前一种充电方式，车载充电机具有使用灵活方便、建设成本低等优点，其应用前景更为广阔。通过电网给高压电池充电，需将电网电压通过单相电压型PWM整流电路进行整流，但在整流过程中会产生低次谐波(主要为二次谐波)，使得在充电过程中存在较大的电压波动，在影响充电质量的同时也易引起电池发热等问题，进而影响电池寿命，因此对充电过程中产生的二次谐波进行抑制具有重要意义。

传统的消除二次谐波的方法是在直流母线两端并联一个容量较大的电解电容或者利用LC谐振电路来滤除直流母线电压中的谐波部分。

通过在直流母线两端并联电解电容的方法所需电容容量十分巨大，使得系统体积变大，成本上升，功率密度下降。通过直流母线并联LC滤波，虽然可以一定程度减小电容的容量，然而在单相系统中为了消除二次谐波所用滤波的电感与电容数值依然较大，尤其是加入电感后成本上升，并且LC滤波电路鲁棒性不够强，基波信号频率和电感电容的参数容易变化，这就会使得补偿效果变差。

发明内容

本发明目的是：针对二次谐波产生的电压波动采用传统的PI控制器很难通过调整PI参数的方式来减小，本方案采用在PI控制器的基础上并联比例谐振控制器的方法来实现对BUCK侧低次谐波进行控制。

本发明的技术方案是：

基于比例谐振控制的复用充电机二次谐波抑制方法，所述复用充电机包括全桥整流电路和Buck电路两级拓扑结构，并采用PI控制器进行全桥整流电路控制，其特征在于，在PI控制器上并联比例谐振调节器，通过设计比例谐振调节器来抑制二次谐波对复用充电机充电质量的影响：

比例谐振调节器从正弦内模模型推导而来，其传递函数表达式为：

式中：ω为谐振频率；K_p、K_R为谐振调节器参数。

具体的，所述比例谐振调节器的带宽和稳定程度取决于K_p，谐振频率附近的带宽取决于K_R，在谐振频率点增益无穷大，相位差为0，能够滤除特定频率的谐波。

优选的，所述Buck电路的传递函数表达式为：

式中,V_g为整流电压，R为输出电阻，L为储能电感，C为输出电容。

具体的，所述全桥整流电路是在期望的功率因数下调节整流电压；Buck电路是根据期望的充放电电压或电流来控制电池的充放电。

本发明的优点是：