【摘要】 本发明公开了智能电网技术领域的V2G双向功率变换电动汽车充放电系统及其控制方法。本发明采用单相或三相电压型PWM变流器(VSC)为第一级功率变换电路，实现交流电网与第1直流母线之间的能量变换；采用对称半桥LLC谐振式双向直流-直流(DC/DC)变换器作为第二级功率变换电路，实现直流母线与动力电池组之间的能量变换。本发明的有益效果是：一级功率变换电路的变换器电网侧电流接近正弦波，谐波含量小；二级功率变换电路提高了变换效率、动态性能以及功率密度，缩减了电动汽车充放电装置的体积和重量，有效提高系统的安全性、可靠性以及经济性。 【专利类型】发明授权 【申请人】华北电力大学(保定) 【申请人类型】学校 【申请人地址】071003 河北省保定市永华北大街619号 【申请人地区】中国 【申请人城市】保定市 【申请人区县】莲池区 【申请号】CN201210014240.8 【申请日】2012-01-18 【申请年份】2012 【公开公告号】CN102570560B 【公开公告日】2014-07-09 【公开公告年份】2014 【授权公告号】CN102570560B 【授权公告日】2014-07-09 【授权公告年份】2014.0 【IPC分类号】H02J7/02; H02M7/219; H02M3/335 【发明人】颜湘武; 张波; 肖湘宁; 陈征; 郭春林; 梁宇超 【主权项内容】一种V2G双向功率变换电动汽车充放电系统的控制方法，V2G双向功率变换电动汽车充放电系统包括单相V2G双向功率变换电动汽车充放电系统和三相V2G双向功率变换电动汽车充放电系统，其中单相V2G双向功率变换电动汽车充放电系统由单相电压型PWM变换器和对称半桥LLC谐振式双向直流－直流变换器级联构成，其中三相V2G双向功率变换电动汽车充放电系统由三相电压型PWM变换器和对称半桥LLC谐振式双向直流－直流变换器级联构成；其特征在于，V2G双向功率变换电动汽车充放电系统的控制方法包括单相V2G双向功率变换电动汽车充放电系统的控制方法和三相V2G双向功率变换电动汽车充放电系统的控制方法；所述单相V2G双向功率变换电动汽车充放电系统的控制方法的具体步骤为：1)从单相交流电源(U)火线取电压信号，电压信号经锁相环(1)同步跟踪，得到实际电压信号的相角信号θ，将相角信号θ送至空间矢量相位计算模块(2)进行计算，得到sinθ的数值和cosθ的数值，将sinθ的数值和cosθ的数值分别送至αβ/dq变换器(4)和dq/αβ变换器(11)；2)从单相交流电源(U)火线取电流信号经iα-iβ信号生成电路(3)和αβ/dq变换器(4)得到dq同步旋转坐标系下的直轴信号分量id和交轴信号分量iq，q轴电流给定信号和iq经第一加法器(6)运算后形成误差信号，该误差信号经第一PI调节器(8)得到q轴电压给定信号将输入到dq/αβ变换器(11)中；3)第一直流电压电流采集模块(12)采集第1直流母线电压udc1，第一直流电压电流采集模块(12)起到电气隔离和系数变换的作用，udc1和第1直流母线电压给定值通过第三加法器(14)形成误差信号，将误差信号输入至电压调节器(13)中，经电压调节器(13)比例、积分运算后得到d轴电流给定信号id和通过第二加法器(7)运算后形成误差信号，该误差信号经第二PI调节器(9)比例、积分运算后得到d轴电压给定信号dq/αβ变换器(11)将同步旋转坐标系下的d轴电压给定信号和q轴电压给定信号变换为αβ两相静止坐标系下信号和信号；4)αβ/abc变换器(10)进一步将αβ两相静止坐标系下信号和信号变换为abc三相静止坐标系下信号、信号和信号，再经PWM信号生成模块(5)得到四路PWM调制信号；5)第一直流电压电流采集模块(12)得到第1直流母线的负极母线(S1-)上的工作电流信号Idc1，Idc1和第1直流母线的负极母线(S1-)上的电流给定值通过第四加法器(15)运算后得误差信号，该误差信号经第三PI调节器(16)进行比例、积分调节后，得到第2直流母线的负极母线(S2-)上的电流给定值第2直流母线的负极母线(S2-)上电流Idc2和经第五加法器(17)运算得误差信号，该误差信号经第四PI调节器(18)进行比例、积分调节后，得到第2直流母线上的控制信号，将该控制信号输入至功率变换方向控制器(21)的反向变换端；6)第2直流母线电压传感器接于第2直流母线的正极母线(S2+)和负极母线(S2-)之间，用于检测第2直流母线的正极母线(S2+)和负极母线(S2-)之间的电压；第2直流母线电流传感器接于第2直流母线负极母线(S2-)上，用于检测第2直流母线的电流，上述电流和电压经第二直流电压电流采集模块(27)进行电气隔离和系数变换后，得到第2直流母线的检测电压Udc2和第2直流母线上的检测电流Idc2，Udc2和第2直流母线电压给定信号通过第七加法器(25)求得误差信号，将该误差信号输入至模式变换器(24)的恒压模式端子，第2直流母线上的电流Idc2和第2直流母线上的电流给定值通过第八加法器(26)求得误差信号，将该误差信号输入至模式变换器(24)的恒流模式端子，模式变换器(24)进行模式选择，经第五PI调节器(23)进行比例、积分调节后，得到第1直流母线上的电流给定值和第1直流母线上的工作电流Idc1通过第六加法器(22)求得误差信号，将该误差信号输入到功率变换方向控制器(21)的正向变换端；7)功率变换方向控制器(21)确定功率的正反向变换，再经电压频率变换器(20)进行电压到频率的变换，后经驱动信号生成模块(19)形成具有180°占空比的上下桥臂互补信号，最终生成g1驱动信号、g2驱动信号、g3驱动信号和g4驱动信号；所述三相V2G双向功率变换电动汽车充放电系统的控制方法的具体步骤为：1)从三相交流电源A相(Ua)火线、三相交流电源B相(Ub)火线和三相交流电源C相(Uc)火线取三相电压信号和三相电流信号，经3/2变换器(31)实现三相静止坐标系到两相静止坐标系的变换，得到uα信号、uβ信号、iα信号和iβ信号，uα信号和uβ信号经相角计算模块(32)计算后得到θ的正弦函数值sinθ、余弦函数值cosθ，将sinθ和cosθ送至dq/αβ变换器(11)中；2)iα信号和iβ信号经αβ/dq变换器(4)得到dq同步旋转坐标系下的直轴信号分量id和交轴信号分量iq，q轴电流给定信号和iq经第一加法器(6)运算后形成误差信号，该误差信号经第一PI调节器(8)得到q轴电压给定信号将输入到dq/αβ变换器(11)中；3)第一直流电压电流采集模块(12)采集第1直流母线电压udc1，第一直流电压电流采集模块(12)起到电气隔离和系数变换的作用，udc1和第1直流母线电压给定值通过第三加法器(14)形成误差信号，将误差信号输入至电压调节器(13)中，经电压调节器(13)比例、积分运算后得到d轴电流给定信号id和通过第二加法器(7)运算后形成误差信号，该误差信号经第二PI调节器(9)比例、积分运算后得到d轴电压给定信号dq/αβ变换器(11)将同步旋转坐标系下的d轴电压给定信号和q轴电压给定信号变换为αβ两相静止坐标系下信号和信号；4)αβ/abc变换器(10)进一步将αβ两相静止坐标系下信号和信号变换为abc三相静止坐标系下信号、信号和信号，再经PWM信号生成模块(5)得到六路PWM调制信号；5)第一直流电压电流采集模块(12)得到第1直流母线的负极母线(S1-)上的工作电流信号Idc1，Idc1和第1直流母线的负极母线(S1-)上的电流给定值通过第四加法器(15)运算后得误差信号，该误差信号经第三PI调节器(16)进行比例、积分调节后，得到第2直流母线的负极母线(S2-)上的电流给定值第2直流母线的负极母线(S2-)上电流Idc2和经第五加法器(17)运算得误差信号，该误差信号经第四PI调节器(18)进行比例、积分调节后，得到第2直流母线上的控制信号，将该控制信号输入至功率变换方向控制器(21)的反向变换端；6)第2直流母线电压传感器接于第2直流母线的正极母线(S2+)和负极母线(S2-)之间，用于检测第2直流母线的正极母线(S2+)和负极母线(S2-)之间的电压；第2直流母线电流传感器接于第2直流母线负极母线(S2-)上，用于检测第2直流母线的电流，上述电流和电压经第二直流电压电流采集模块(27)进行电气隔离和系数变换后，得到第2直流母线的检测电压Udc2和第2直流母线上的检测电流Idc2，Udc2和第2直流母线电压给定信号通过第七加法器(25)求得误差信号，将该误差信号输入至模式变换器(24)的恒压模式端子，第2直流母线上的电流Idc2和第2直流母线上的电流给定值通过第八加法器(26)求得误差信号，将该误差信号输入至模式变换器(24)的恒流模式端子，模式变换器(24)进行模式选择，经第五PI调节器(23)进行比例、积分调节后，得到第1直流母线上的电流给定值和第1直流母线上的工作电流Idc1通过第六加法器(22)求得误差信号，将该误差信号输入到功率变换方向控制器(21)的正向变换端；7)功率变换方向控制器(21)确定功率的正反向变换，再经电压频率变换器(20)进行电压到频率的变换，后经驱动信号生成模块(19)形成具有180°占空比的上下桥臂互补信号，最终生成g1驱动信号、g2驱动信号、g3驱动信号和g4驱动信号。 【当前权利人】北京志与诚科技有限公司 【当前专利权人地址】北京市顺义区绿地启航国际4-706 【专利权人类型】公立 【统一社会信用代码】12100000401889410E 【引证次数】3.0 【被引证次数】5 【自引次数】1.0 【他引次数】2.0 【被他引次数】5.0 【家族引证次数】3.0 【家族被引证次数】72

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