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一种动力锂电池模仿器的创制技巧

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  在现代出行交通工具的推广中,国家一直重视发展新能源汽车,而新能源汽车使用的动力电池的研发一直制约着新能源汽车的性能。动力电池作为新能源汽车的动力源,其在研发的过程中需要进行各种性能测试。传统的测试方式采用实体电池进行测试,这种测试方式不仅花费高昂、测试周期长、操作灵活性差,且可靠性差。

  为了解决上述问题,申请号为2.4的发明专利公布了一种液流电池模拟方法及模拟器,该模拟器包括三相电压型PWM整流器、IGBT驱动电路、微处理器和电流电压测量电路,三相电压型PWM整流器的三个交流输入端分别连接可调电抗器后一起连接三相交流接触器,三相交流接触器通过三相隔离变压器连接三相可调变压器的三个输出端,该模拟器利用IGBT开关驱动三相电压型PWM整流器,而IGBT开关速度慢、开关频率低,同时功耗较大,对电池模拟器充放电性能测试有较大延迟,这也将导致电池模拟器难以及时调整三相电压型PWM整流器交流侧和直流侧的调压值,且缺少电流闭环控制,无法直接对电流进行控制,难以保证模拟器直流侧良好的动态响应性能,无法保证直流侧输出电压对电压标准值Uref的逼近与跟踪;该模拟器在完成充电模拟后回流至电网的电能将导致电网谐波污染。

  本实用新型为了解决上述问题,设计了一种动力锂电池模拟器,该模拟器动态响应速度快、功耗低,同时可减少回流的电能对电网造成谐波污染和干扰。

  为了实现上述技术目的,达到上述技术效果,本实用新型是通过以下技术方案实现的:

  一种动力锂电池模拟器,包括双向变流测控单元和锂电池模拟交互单元,其特征在于:所述的双向变流测控单元由功率电路和控制电路组成,所述的功率电路包括滤波电感L、等效电阻R、全控整流电路和滤波电容C,所述的全控整流电路由6只MOSFET开关管并联组成三相整流桥,滤波电感L和等效电阻R串联后连接于全控整流电路的交流侧,滤波电容C并联连接于全控整流电路的直流侧,全控整流电路的直流侧引出正极输出端P和负极输出端N;

  所述的控制电路包括A/D采样模块、PWM脉冲控制模块和双向环路控制模块,A/D采样模块包括交流电压传感器、交流电流传感器、直流电压传感器和直流电流传感器,PWM脉冲控制模块包括SVPWM发生器和驱动电路,双向环路控制模块包括内环回路和外环回路,交流电压传感器和交流电流传感器连接于功率电路进线侧导线上,直流电压传感器和直流电流传感器连接于功率电路直流侧导线上,交流电压传感器和交流电流传感器与内环回路连接,直流电压传感器和直流电流传感器与外环回路连接,内环回路和外环回路分别与DSP控制器连接,DSP控制器与SVPWM发生器连接,交流电流传感器还通过PLL锁相环与SVPWM发生器连接,SVPWM发生器与驱动电路连接,驱动电路与全控整流电路连接,DSP控制器通过CAN收发模块与锂电池模拟交互单元连接。

  优选的,所述的动力锂电池模拟器分别与市电和双向逆变器连接,双向逆变器与市电连接,动力锂电池模拟器与市电的连接线路中设有调压器、隔离变压器、熔断器和交流接触器。

  本实用新型的有益效果是:该模拟器动态响应速度快、功耗低,同时可减少回流的电能对电网造成谐波污染和干扰。

  为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案,下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

  1-动力锂电池模拟器,2-双向变流测控单元,3-锂电池模拟交互单元,4-双向逆变器,21-功率电路,22-控制电路,221-DSP控制器,222-SVPWM发生器,223-驱动电路,224-外环回路,225-内环回路,226-交流电压传感器,227-交流电流传感器,228-直流电压传感器,229-直流电流传感器,230-PLL锁相环。

  下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本实用新型保护的范围。

  参阅图1-2所示,一种动力锂电池模拟器,包括双向变流测控单元2和锂电池模拟交互单元3,双向变流测控单元2由功率电路21和控制电路22组成,所述的功率电路21包括滤波电感L、等效电阻R、全控整流电路和滤波电容C,所述的全控整流电路由6只MOSFET开关管并联组成三相整流桥,滤波电感L和等效电阻R串联后连接于全控整流电路的交流侧,滤波电容C并联与全控整流电路的直流侧,全控整流电路的直流侧引出正极输出端P和负极输出端N;

  所述的控制电路22包括A/D采样模块、PWM脉冲控制模块和双向环路控制模块,A/D采样模块包括交流电压传感器226、交流电流传感器227、直流电压传感器228和直流电流传感器229,PWM脉冲控制模块包括SVPWM发生器222和驱动电路223,双向环路控制模块包括内环回路225和外环回路224,交流电压传感器226和交流电流传感器227连接于功率电路21进线直流侧导线和直流电流传感器229与外环回路224连接,内环回路225和外环回路224分别与DSP控制器221连接,DSP控制器221与SVPWM发生器222连接,交流电流传感器227还通过PLL锁相环230与SVPWM发生器222连接,SVPWM发生器222与驱动电路223连接,驱动电路223与全控整流电路连接,DSP控制器221通过CAN收发模块与锂电池模拟交互单元3连接;锂电池模拟交互单元3包括LCD液晶显示器和控制面板;动力锂电池模拟器1分别与市电和双向逆变器4连接,双向逆变器4与市电连接,动力锂电池模拟器1与市电的连接线路中设有调压器、隔离变压器、熔断器和交流接触器。

  本实用新型的工作原理为:锂电池模拟交互单元3负责锂电池信息内容输入,并负责将被模拟的电池端口电压值即标准电压值Uref传输给双向变流测控单元2,进行实时动态交流;双向变流测控单元2负责接收由锂电池模拟交互单元3发的标准电压值Uref,并模拟锂电池的充/放电状态;然后,将模拟所得的的电池输出参数反馈至锂电池模拟交互单元3。

  锂电池模拟交互单元3进行信息设定后,得到所需要模拟的锂电池实时电流值;根据所取得的实时电流值和锂电池模型经过计算得出所需要模拟的标准电压值Uref,将标准电压值Uref传送至双向变流测控单元2,双向变流测控单元2根据接收的标准电压值Uref进行外环回路224控制,其中将实时标准电压值Uref设定为目标电压进行跟踪控制,最终使得功率电路中直流侧电压值与目标电压相对,即Udc=Uref,完成一次跟踪。随后,DSP控制器221将双向变流测控单元2所模拟的实时参数值(动力锂电池模拟器的工作状态、直流侧电流值和电压值)向锂电池模拟交互单元3进行传送。

  当进行动力锂电池模拟器1放电模拟时,全控整流电路为整流模式,正极输出端P和正极输出端N为直流负载提供电能,并通过全控整流电路中6个MOSFET开关管的开通、关断时间间接对直流侧输出电压进行控制,保证输出电压能够实时跟踪给定电压;当模拟充电时,全控整流电路为逆变工作模式,外部荷载通过全控整流电路和双向逆变器4逆变后向市电电网回馈电能;本实施例中的全控整流电路采用内环回路225和外环回路224双闭环控制,即电流内环控制和电压外环控制方式,电压外环控制使得全控整流电路的直流侧电压Udc始终等于模拟器的端口电压即标准电压值Uref,实现对交流侧主动功率因数校正,减少对市电的谐波污染及干扰。

  本实施例中的DSP控制器为集合由PI控制器的TMS320F28335芯片,交流侧的交流电压传感器226和交流电流传感器227将交流侧的电压和电流信号传送至DSP控制器221的PI控制器,直流侧的直流电压传感器228和直流电流传感器229将直流侧的电压和电流传送至DSP控制器的PI控制器,PI控制器将锂电池模拟交互单元3输入的标准电压值Uref与直流侧电压Udc进行比较产生偏差分量e,同时输出内环电流的电流分量Iq1,内环回路225根据交流电流传感器227传输的信号解耦出电流分量Iq,PI控制器将得到电流偏差分量e1,DSP控制器221根据偏差分量e和电流偏差分量e1调制得到正弦调制波,正弦调制波和三角载相波相比较可以得到SVPWM脉冲信号,SVPWM发生器222将产生的SVPWM脉冲信号传送至驱动电路223以驱动全控整流电路的MOSFET开关管的开通和关闭,从而保证该模拟器的良好动态响应性能和直流侧电压Udc与标准电压值Uref的充分接近。

  上述过程中,PLL锁相环230分别与交流电流传感器和SVPWM发生器连接,而PLL锁相环230由同步信号电路构成,通过检测市电频率,实时调整载波周期,保证调制波的频率动态跟踪市电频率实现微调。

  在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

  以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节,也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然,根据本说明书的内容,可作很多的修改和变化。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

本站文章于2019-10-06 01:27,互联网采集,如有侵权请发邮件联系我们,我们在第一时间删除。 转载请注明:一种动力锂电池模仿器的创制技巧
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