[发明专利]一种电动汽车充电的多端口能量变换装置及其控制方法

说明书

本发明提供一种电动汽车充电的多端口能量变换装置及其控制方法，涉及电力电子电能变换技术领域。本系统三相电压型PWM整流单元、双有源桥DC/DC变换单元、电动汽车互充接口、光伏输入单元、Boost升压变换单元、蓄电池单元，单相全桥逆变单元，Buck降压变换单元、高压直流端口1和高压直流端口2；考虑到外界因素的影响，引入误差校正参数进行误差补偿，对电动汽车内部的能量进行高效合理地分配利用，同时支持电动汽车之间的互相充电技术，其采用了多目标优化控制方法，针对不同能源输入可以采取最优控制，可以满足不同输入输出设备的即插即用，同时多端口的特点为不同电压等级的设备提供用能需求，为电动汽车之间的互相充电提供了技术基础。

技术领域

本发明涉及电力电子电能变换技术领域，尤其涉及一种电动汽车充电的多端口能量变换装置及其控制方法。

背景技术

随着不可再生能源的快速减少和日益严重的生活环境，使得社会的可持续发展不再仅仅依靠单一的能源形式，新能源技术的发展使得人们对于能源利用有了多方面的选择。电动汽车的渗透率逐年提高，如何为电动汽车进行高效率充电已经成为热点问题。电动汽车的动力电池循环充放电需要通过电能变换实现，在对电池的充电过程中，尽量要最大程度的利用电能，避免大面积的浪费和损耗电能。传统方法是通过电网直接为电动汽车进行充电，然而接入电网的设备，必须对其进行严格要求，避免因为设备原因对电网造成谐波污染。

传统的电动汽车充电技术所能提供的电压等级相对单一，能量流动的形式局限且效率低，输入与输出端口较为固定，不能实现能量的协调控制，对新能源的接入利用也存在一定的局限性。其次，电动汽车一般多采用交流慢充和直流大功率快充两种模式，而上述方式多依赖于充电桩，极大地限制了电动汽车的远距离行驶可能性，使得电动汽车的发展相对缓慢。

为解决上述问题，多端口能量变换的电动汽车充电技术受到广泛关注。多端口能量变换技术在单个功率变换单元上合并了以往多个功率变换单元的拓扑和功能，通过电力电子变换技术实现多端口之间的电压变换和能量传递。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种电动汽车充电的多端口能量变换装置及其控制方法，利用太阳能和电网的电能同时为电动汽车进行充电，需要时也可通过多端口输入或输出多种电压等级，它具有体积小、重量轻、空载损耗小等优点，不仅有变换电压、传递能量的作用，而且兼具限制故障电流、无功功率补偿、改善电能质量以及为各种设备提供标准化接口等多种功能。本发明所采取的技术方案是：

一方面，一种电动汽车充电的多端口能量变换装置，包括三相电压型PWM整流单元、双有源桥DC/DC变换单元、电动汽车互充接口、光伏输入单元、Boost升压变换单元、蓄电池单元，单相全桥逆变单元，Buck降压变换单元、高压直流端口1和高压直流端口2；

所述三相电压型PWM整流单元的输入端与电网相连接，三相电压型PWM整流单元的输出端与高压直流端口1连接，高压直流端口1同时连接所述电动汽车互充接口与双有源桥DC/DC变换单元的输入端，所述高压直流端口2与双有源DC/DC变换单元的输出端相连接；所述光伏输入单元的输出端与Boost升压变换单元的输入端相连接，Boost升压单元的输出端与高压直流端口2相连接；蓄电池单元的输入端、单相全桥逆变单元的输入端和Buck降压变换单元的输入端连接高压直流端口2，单相全桥逆变单元输出端连接单相交流负载或储能设备，Buck降压单元的输出端连接低压直流负载或储能设备；

所述的电动汽车互充接口、双有源桥DC/DC变换单元和单相全桥逆变单元均包括三种能量流动工作模式，能量从输入端流向输出端为正向传输，能量从输出端流向输入端为反向传输，无能量流动则为不传输；

另一方面，一种电动汽车充电的多端口能量变换装置控制方法，基于前述一种电动汽车充电的多端口能量变换装置实现，包括以下步骤：

步骤1：双有源DC/DC变换器采用模型预测控制，同时考虑到外界因素的影响，引入误差校正参数ε对偏差进行补偿，具体步骤如下：