[发明专利]新能源汽车电驱复用升压充电的三相交错并联Boost控制方法

说明书

本发明公开了一种新能源汽车电驱复用升压充电的三相交错并联Boost控制方法，具体为：首先，建立等效模型对状态变量未来设定时间段内的变化进行预测；然后，根据期望控制效果建立目标评价函数；最后，通过求解目标评价函数的最优解来确定最优的系统状态。本发明使得新能源汽车电驱复用升压的三相交错并联Boost变换器在负载及电压发生变化时，其动态响应得到明显改善；降低了输入电压突变时的电压扰动，并在最短时间内无静差恢复到参考电压值。

技术领域

本发明属于新能源汽车电驱复用升压充电控制技术，尤其涉及一种新能源汽车电驱复用升压充电的三相交错并联Boost控制方法。

背景技术

新能源汽车800V高压平台是解决里程焦虑与充电慢的主流选择，国内外主流车企目前纷纷布局，有望在2025年实现推广普及，但目前面临高压快充设施布局偏慢，且目前国内市场已经布局了大量的直流充电桩，充电桩以500V为主。其中城市充电桩部分用于公交车使用。而针对私家车的高速充电桩，500V所占比例大于93.3％。因此，电动汽车高压平台兼容低压充电平台能力，是高效利用公共设施，平稳度过过渡期的有效手段。

图1所示的电路是复用驱动系统功率器件组成升压充电拓扑，可实现由500V低电压充电平台升压变换为800V高电压供给电动汽车充电。在电动汽车行驶时，能量由电池包流经电机控制器逆变为三相交流电驱动电机工作；在电动汽车驻车充电时，能量反向由充电器端经停转的电机三相绕组，通过电机控制器升压变换为高电压。

在图1所示的电路中，电机绕组可等效为三相电感，与三相全桥逆变器(电机控制器)组成了交错并联基本结构。在开关管控制上让各条支路的导通时间互相错开，这样可以实现对输入电流的分流，每条支路所需要承担的功率也仅为总功率的一部分。开关K₁、K₂、K₃不工作保持关断仅利用其寄生二极管实现续流。为达到交错叠加的效果，开关K₄、K₅、K₆交错120°开通关断。从而使两支路电感电流相位也互差120°。

图2所示为三相交错并联Boost变换器控制系统结构，主要包括电路拓扑与控制策略两部分。控制策略部分目前主要采用电压单闭环控制与电压电流双闭环控制两种控制策略。

在电驱复用升压充电的三相交错并联Boost的传统控制策略中，电压单闭环控制策略的电压/电流纹波、稳态误差随着负载的加重会变大，导致输出电压在目标电压附近的波动明显。且由于只控制电压没有对电流进行限幅和控制，电流的不可控会导致电流震荡，电流纹波变大。电压电流双闭环控制与电压单闭环控制策略类似，在电压环单闭环的基础上加入了电流内环，极大的改善了控制效果。但此控制策略在负载及输入电压变化时，输出电压出现超调，增大瞬态波动和调节时间，且由于需要两个PI控制器，即需要对4个参数进行设定，实际工况中调试难度较大，且包含两个积分环节，降低了系统的响应速度。

发明内容

为降低电驱复用升压充电系统控制调试难度，提升系统稳态及动态性能，本发明提供一种新能源汽车电驱复用升压充电的三相交错并联Boost控制方法。

本发明的一种新能源汽车电驱复用升压充电的三相交错并联Boost控制方法，首先，建立等效模型对状态变量未来设定时间段内的变化进行预测；再根据期望控制效果建立目标评价函数；最后，通过求解目标评价函数的最优解来确定最优的系统状态，具体过程为：

将三相交错并联BOOST变换器拆分为三个完全相同的单相BOOST电路进行离散状态建模；选择电感电流i_L与负载电压u_o为状态变量，建立Boost电路在CCM模式下的状态模型。

根据CCM模式下Boost开通及关断等效电路得到：

开通状态下的状态方程：