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专利号: 202210718427X
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种电动汽车V2G储能源充放电器电路,其特征在于:包括电网端三相电源中a相ua、b相ub、c相uc、a相滤波电感L1及其内阻R1、b相滤波电感L2及其内阻R2、c相滤波电感L3及其内阻R3、第1开关管S1、第2开关管S2、第3开关管S3、第4开关管S4、第5开关管S5、第6开关管S6、第

7开关管S7、第8开关管S8、第1二极管D1、第2二极管D2、第3二极管D3、第4二极管D4、第5二极管D5、第6二极管D6、第7二极管D7、第8二极管D8、第4电感L4、储能源、母线第1电容C1、母线第二电容C2;

其中,a相ua的其中一端、b相ub的其中一端、c相uc的其中一端三者相连接,a相ua的另一端经a相滤波电感L1连接其内阻R1的其中一端,b相ub的另一端经b相滤波电感L2连接其内阻R2的其中一端,c相uc的另一端经c相滤波电感L3连接其内阻R3的其中一端;内阻R1的另一端、第1开关管S1的源极、第2开关管S2的漏极三者相连接,内阻R2的另一端、第3开关管S3的源极、第4开关管S4的漏极三者相连接,内阻R3的另一端、第5开关管S5的源极、第6开关管S6的漏极三者相连接;第1开关管S1的漏极、第3开关管S3的漏极、第5开关管S5的漏极、第7开关管S7的漏极、母线第1电容C1的正极五者相连接,第2开关管S2的源极、第4开关管S4的源极、第6开关管S6的源极、第8开关管S8的源极、母线第1电容C1的负极、储能源的负极六者相连接;第

4电感L4的其中一端、第7开关管S7的源极、第8开关管S8的漏极三者相连接,第4电感L4的另一端与储能源的正极两者相连;第二电容C2的正极与储能源的正极相连接,第二电容C2的负极与储能源的负极相连接;

第1开关管S1的漏极与第1二极管D1的阴极对接,第1开关管S1的源极与第1二极管D1的阳极对接,第2开关管S2的漏极与第2二极管D2的阴极对接,第2开关管S2的源极与第2二极管D2的阳极对接,第3开关管S3的漏极与第3二极管D3的阴极对接,第3开关管S3的源极与第3二极管D3的阳极对接,第4开关管S4的漏极与第4二极管D4的阴极对接,第4开关管S4的源极与第4二极管D4的阳极对接,第5开关管S5的漏极与第5二极管D5的阴极对接,第5开关管S5的源极与第5二极管D5的阳极对接,第6开关管S6的漏极与第6二极管D6的阴极对接,第6开关管S6的源极与第6二极管D6的阳极对接,第7开关管S7的漏极与第7二极管D7的阴极对接,第7开关管S7的源极与第7二极管D7的阳极对接,第8开关管S8的漏极与第8二极管D8的阴极对接,第8开关管S8的源极与第8二极管D8的阳极对接。

2.基于权利要求1所述一种电动汽车V2G储能源充放电器电路的直接功率控制方法,其特征在于:按如下步骤执行,电网侧使用功率补偿的虚拟同步机控制,储能源侧使用双闭环控制;

步骤A.采集三相电源中a相ua与b相ub之间电压uab、b相ub与c相uc之间电压ubc,并计算获得三相电压uabc,同时,采集三相电源中a相电流ia、b相电流ib,并计算获得三相电感电流iabc,然后根据三相电压uabc、三相电感电流iabc,执行功率计算,获得系统输出有功功率P和系统输出无功功率Q,并进入步骤B;

步骤B.同时执行步骤B1‑1至步骤B1‑2、以及步骤B2‑1至步骤B2‑3,获得虚拟同步机功角δ、以及虚拟同步机控制的虚拟电势Ep,然后进入步骤C;

步骤B1‑1.根据第4电感L4与储能源之间的充电电流Ibatt、储能源两端的电压Ubatt、以及三相电压uabc,经有功‑功率调节、以及充电功率修正,获得虚拟同步机机械转矩Tm,然后进入步骤B1‑2;

步骤B1‑2.根据系统输出有功功率P、虚拟同步机机械转矩Tm,结合同步电机机械方程中预设参考角频率ω0、同步电机转动惯量J、定常阻尼系数Dp,通过同步电机机械方程,获得虚拟同步机角频率ω,并经积分环节获得虚拟同步机功角δ;

步骤B2‑1.针对电压uab,通过有效值计算获得网侧电压有效值U,并以网侧电压有效值U与预设额定网侧电压有效值Un之间的差值,乘以预设调节系数kU,获得电压调节电势ΔEU,然后进入步骤B2‑2;

*

步骤B2‑2.以系统输出无功功率Q与预设参考无功功率Q之间的差值,乘以预设无功调节系数kQ,获得功率调节电势ΔEQ,然后进入步骤B2‑3;

步骤B2‑3.通过预设参考空载电势E0与功率调节电势ΔEQ、电压调节电势ΔEU相减,获得虚拟同步机控制的虚拟电势Ep;

步骤C.根据虚拟同步机功角δ、以及虚拟同步机控制的虚拟电势Ep,通过参考电压计算,获得AC‑DC变换器电网端的电压eabc,然后进入步骤D;

步骤D.根据AC‑DC变换器电网端的电压eabc、三相电压uabc,通过同步电机电磁方程,获得三相电感电流参考值iabcref,然后进入步骤E;

步骤E.获得三相电感电流参考值iabcref与三相电感电流iabc之间差值经比例谐振调节器PR的输出结果,然后获得该输出结果经SPWM处理模块输出分别对应第1开关管S1、第2开关管S2、第3开关管S3、第4开关管S4、第5开关管S5、第6开关管S6的开关信号S’1、S’2、S’3、S’4、S’5、S’6,并应用各开关信号分别针对相应开关管进行控制,再进入步骤F;

步骤F.获得母线第1电容C1两端的母线电压Udc,并获得母线电压Udc与预设母线参考电* *

压Udc之间差值经第二PI调节器的输出结果的反相,即获得充电电流参考值I batt,然后进入步骤G;

*

步骤G.获得充电电流Ibatt与充电电流参考值I batt之间差值经第三PI调节器的输出结果,并针对该输出结果,通过PWM模块获得对应第8开关管S8的开关信号S’8,并针对开关信号S’8取反,获得对应第7开关管S7的开关信号S’7,并应用各开关信号分别针对相应开关管进行控制。

3.根据权利要求2所述一种电动汽车V2G储能源充放电器电路的直接功率控制方法,其特征在于:所述步骤B1‑1包括如下:执行充电功率修正,首先采集第4电感L4与储能源之间的充电电流Ibatt、以及储能源两端的电压Ubatt,经过乘法器计算,获得充电功率Pbatt,然后获得充电功率Pbatt与预设功率Pset之间差值经过第一PI调节器的输出结果,并获得该输出结果与预设功率Pset相加结果,即获得虚拟同步机的参考机械功率Pref,最后按参考机械功率Pref与虚拟同步机角频率ω之间的比,获得虚拟同步机的额定机械转矩T0;

同时执行有功‑功率调节,三相电压uabc经过锁相环模块PLL,获得交流电频率f,并以交流电频率f与预设参考频率f0之间的差值,乘以预设调节系数kf,获得调节转矩ΔT;

获得调节转矩ΔT与额定机械转矩T0相加结果,即获得虚拟同步机机械转矩Tm。

4.根据权利要求2所述一种电动汽车V2G储能源充放电器电路的直接功率控制方法,其特征在于:所述步骤B1‑2中,根据系统输出有功功率P、虚拟同步机机械转矩Tm,结合同步电机机械方程中预设参考角频率ω0、同步电机转动惯量J、定常阻尼系数Dp,通过同步电机机械方程如下:其中:

获得虚拟同步机功角δ,其中,Te、Td分别为虚拟同步机的电磁转矩和阻尼转矩;ω为虚拟同步机角频率,δ为同步机功角。

5.根据权利要求2所述一种电动汽车V2G储能源充放电器电路的直接功率控制方法,其特征在于:所述步骤C中,根据虚拟同步机功角δ、以及虚拟同步机控制的虚拟电势Ep,通过如下参考电压计算:获得AC‑DC变换器电网端的电压eabc。

6.根据权利要求2所述一种电动汽车V2G储能源充放电器电路的直接功率控制方法,其特征在于:所述步骤D中,根据AC‑DC变换器电网端的电压eabc、三相电压uabc,通过同步电机电磁方程如下:获得三相电感电流参考值iabcref,其中,iabc表示三相电感电流,L和R分别为电网侧电感和寄生电阻,并分别等于虚拟同步机的定子电感和电阻如下:

7.根据权利要求2所述一种电动汽车V2G储能源充放电器电路的直接功率控制方法,其特征在于:当预设功率Pset大于零时,电动汽车V2G储能源充放电器电路工作在充电状态,储能源由电网提供的能量充电;当预设功率Pset小于零时,电动汽车V2G储能源充放电器电路工作在供电模式,储能源向电网放电。