飞轮电池在电动汽车中的应用研究

针对电动汽车频繁制动和加速时蓄电池的大电流充放电问题,将飞轮电池和蓄电池组成的复合电源应用于电动汽车中。分析了飞轮电池永磁同步电机的数学模型,采用转子磁场定向的矢量控制策略对飞轮电池进行快速充电控制。飞轮电池放电时,采用电压外环、电流内环的控制方法。对飞轮电池和蓄电池的复合电源系统进行了仿真研究,结果表明通过对飞轮电池进行快速的充放电控制,能够有效减小电动汽车运行时蓄电池的充放电电流,对蓄电池进行了保护,可以延长其使用寿命。     

增大飞轮电池储能的控制方法研究

飞轮电池充电时,常采用id=0的矢量控制策略对它的永磁同步电机进行控制.受逆变器最大输出电压和电机最大电流条件的约束,飞轮电池永磁同步电机的最高转速很快受到限制,这影响了飞轮电池的最大存储能量.针对这一问题,对永磁同步电机在基速以上进行弱磁控制,使电机的定子电流沿着电压极限圆与电流极限圆的交点轨迹运行,在弱磁的同时保证电机有较大的输出转矩.通过仿真对比表明,加入弱磁控制能够有效提高永磁同步电机的最高转速,拓宽飞轮的转速范围,增大飞轮电池充电时的存储能量.     

一种抑制UPS充电启动冲击电流的控制策略

针对不间断电源(UPS)充电电路中由于母线电容的存在,并网会存在较大的启动冲击电流问题,提出了一种抑制启动冲击电流控制策略.通过在并网前对母线电容进行预充电的方式,实现充电启动过程中无电流冲击,相较于传统跨接预充电电阻的方案,该方法降低了系统成本,提高了可靠性.首先介绍了UPS充电电路,分析了UPS充电启动过程中冲击电流产生的原因,建立了其数学模型,并对冲击电流和电容浪涌电压进行分析;然后对启动控制过程进行详细分析;最后搭建UPS充龟电路硬件平台.仿真和实验验证了所提充电启动控制策略的可行性.     

钒液流储能变流器双向DC/DC四阶段控制策略

针对储能系统中钒电池端电压及充放电控制模式变换对钒电池安全运行的影响。以钒电池的端电压和荷电状态值为充放电约束条件,提出首次充电时采用小电流充电法激活电池,然后采用恒电流、恒功率、恒压和涓流4种控制策略分阶段对钒电池进行充放电。经仿真及5 kW钒液流储能系统实验,该控制策略减小了钒电池端电压及充放电控制模式变换对钒电池安全运行的影响,验证了所提双向DC/DC四阶段控制策略的可行性。     

飞轮电池充电过程无速度传感器矢量控制

飞轮电池要求结构简单紧凑,因此其充电过程需要设计无速度传感器控制策略.对此,研究了基于模型参考自适应系统(MRAS)的飞轮电池充电无速度传感器矢量控制系统.该控制系统采用id=0矢量控制策略,首先设计了MRAS来对电机转子速度/位置进行估算;在此基础上应用变论域模糊控制器对速度环进行控制,以增强系统对外界干扰的适应能力.数字仿真试验验证了所设计的充电控制系统性能良好,鲁棒性强.     

太阳能电动汽车用六相电驱重构型充电机

提出了一种太阳能电动汽车(SPEV)用六相电驱重构型充电机(EDRC),具备边跑边充和直流充电功能。首先,基于矢量空间解耦技术分析了六相对称永磁同步电机(PMSM)的数学模型,通过构建零序电流回路,将光伏板输出功率控制转化为零序电流控制,消除了电池与光伏板之间变流器需求。其次,根据d轴、q轴、0₁轴电流独立控制特性,提出了一种多目标控制策略,避免了由于汽车频繁启停引起的充电机控制策略切换。最后,设计了一台2 kW实验样机,实验结果证明了所提EDRC及控制策略的可行性。     

大容量飞轮储能系统优化控制策略

首先分析了飞轮储能系统中双向能量变流器的基本原理,然后提出了飞轮储能系统的充放电优化控制策略,包括充电时的改进复合控制策略和放电时的综合优化弱磁控制策略,解决了应用传统控制策略所面临的局限性,并给出系统控制框图。进行了仿真研究和实验验证,结果表明,所提出的充电控制策略适合飞轮工作模式,恒转矩控制至恒功率控制切换迅速;所提出的放电控制策略能在全功率范围内稳定直流母线电压,是有效的和可行的。     

基于飞轮电池的应急备用电站充电控制系统研究

提出了一种基于飞轮电池的应急备用电站系统,采用双PWM变流器,实现对负载的连续不间断供电。重点针对飞轮电池在系统中的应用特点,提出了一种基于滑模变结构控制的快速充电控制策略:通过对网侧变流器的控制,实现单位功率因数运行;结合趋近律法给出了飞轮电池滑模变结构速度控制器的设计方法,并在同等条件下,对滑模变结构控制器和PI控制器下的飞轮电池调速特性进行了仿真试验,结果证明了滑模变结构控制器可有效地提高飞轮电池充电时的快速性和鲁棒性。     

模糊自适应SNPID在飞轮储能系统中的研究

飞轮储能系统中飞轮电池电力转换控制器是制约其在电网系统应用的关键技术之一.采用智能控制设计单神经元PID控制器(SNPID),并应用模糊思想对神经元输出增益自适应整定,结合SVPWM策略实现飞轮电池充电控制;同时应用SVPWM策略进行放电控制.仿真结果表明,SVPWM放电控制功率因数高、电流谐波低、动态响应快;模糊自适应SNPID使飞轮转子"充电"过程快速稳定,鲁棒性强,其控制性能优于单神经元PID控制.     

基于MMMC插电式混合电动汽车变换系统及充电控制策略

提出一种基于模块化多电平矩阵变换器(MMMC)的插电式混合电动汽车(PHEV)综合变换系统,该系统同时兼顾电机驱动和电池管理,不需额外的充电电路。针对该系统,研究了外接电源充电控制策略。通过建立系统小信号模型和分析各部分功率关系,提出了以MMMC桥臂电流直接控制为核心的多层次电池荷电状态(SOC)均衡充电控制策略,包含相间、桥臂间以及本桥臂各子模块电池SOC均衡充电控制。搭建了RTLAB硬件在环仿真实验平台,实验结果验证了所提出的控制策略的有效性和可行性。     

一种三相PWM整流器控制方法研究

在三相PWM整流器d q轴数学模型的基础上 ,研究了其网侧电流控制策略 ,讨论了基于电网电压前馈控制和网侧电流补偿控制的解耦控制方法 ,提出了一种结合间接电流控制和直接电流控制方法的矢量控制策略 ,并通过仿真验证了控制策略的正确性和有效性。     

针对并网型飞轮储能系统的双电流闭环比例谐振控制

文章提出一种适用于飞轮储能系统并网的双电流闭环控制方法。在电网侧及飞轮侧控制系统中同时引入比例谐振控制器,避免了比例积分（proportional integral,PI）控制器跟踪正弦电流存在稳态误差的缺点,提高了系统的稳定性及电网电能质量。同时,采用电容电流内环反馈控制抑制LCL滤波器的谐振尖峰,提高进网功率因数。在充电阶段,电网侧变换器采用电压外环控制方式,飞轮侧变换器采用转速外环控制方式;在待机及并网运行阶段,电网侧变换器采用电网侧电流外环电容电流内环的控制策略,飞轮侧变换器采用直流母线电压外环电流内环的控制策略,以稳定直流母线电压。采用广义根轨迹法对电网侧控制器参数进行设计。搭建了飞轮储能系统并网控制模型,仿真结果验证了文章控制策略的有效性。     

一种采用负载电流和转速补偿的改进型飞轮储能系统放电控制算法（英文）

主要研究飞轮储能系统放电过程的直流母线电压稳定控制算法。飞轮放电过程中电机反电势随转速持续下降,直流侧负载通常具有电流突变的脉冲负载特性,而且传统PI双闭环控制的直流母线电压外环控制器具有非线性,导致其应对负载电流突变的动态响应慢,对转速变化的适应性差。为解决上述问题,本文提出了一种采用负载电流和转速补偿的飞轮储能系统放电控制算法。该方法将直流侧负载电流和电机转速信号补偿至直流母线电压外环,根据双向能量变换器交直流侧的功率平衡关系,对传统PI控制器的输出进行修正,重新计算q轴有功电流的给定值。此外,针对飞轮储能系统采用的高速电机d、q轴耦合电压大的特点,本文在电流内环也增加了前馈解耦算法,以实现d、q轴电流的独立解耦控制,增强对电流给定信号的跟踪能力。仿真和实验结果与理论分析一致,证明了改进后的放电算法具有更快的动态响应速度和更强的转速适应能力。     

一种永磁同步电动机混合式电流控制策略

为了改善矢量控制永磁同步电动机(PMSM)的d、q轴定子电流动态性能,介绍了一种应用于小电感永磁同步电动机的时间最优控制与PI混合式(TOC-PI)电流控制策略。基于时间最优控制(TOC)理论,推导出控制d、q轴电流的最优开关曲线;基于该曲线及电流误差获取d、q轴电压,从而使得d、q轴电流以最短时间到达给定值;利用模糊开关在TOC和PI控制间切换,以减小TOC控制稳态电流脉动。仿真及实验结果证明了这种控制方法比PI控制具有更好的动态性能,同时也改善了TOC控制的稳态性能。     

一种永磁同步电机交轴电流误差积分反馈深度弱磁控制策略

针对传统弱磁控制策略在深度弱磁区域电流、转矩脉动较大,电流调节器易饱和等问题,提出一种基于q轴电流增量与误差积分的深度弱磁控制策略。通过q轴电流误差积分减缓q轴电流变化率,抑制电流调节器饱和;再根据最大转矩电压比曲线对d轴电流限幅,确定q轴电流增量,重新规划PMSM弱磁电流轨迹;结合电流环模糊PI控制,进一步抑制深度弱磁区域电流、转矩振荡。仿真结果表明:该弱磁控制策略下,系统在深度弱磁区域的电流、转矩振荡及电流调节器饱和得到了明显抑制,系统运行稳定。     

基于电流源型PWM整流器的高效电池充电系统设计

为了解决目前大功率充电系统所存在的电池电压匹配、充电效率等方面的问题,采用三相电流源型整流器(CSR)作为充电系统拓扑结构。采用间接电流控制策略对网侧电压信号进行延迟修正,从而实现网侧单位功率因数控制。在传统恒压-恒流(CC-CV)充电策略基础上,依据电池电化学特性,提出一种基于模糊推理控制策略的CC、CV充电模式切换算法。采用频域法对CV充电模式下的控制环路传递函数进行分析,并考虑数字时间延迟对系统的影响;利用MATLAB/SISO设计工具,分别对电流内环和电压外环控制器的零点位置与环路增益进行优化,以提高系统的整体性能。仿真与实验结果验证了所提策略的正确性与可行性。     

基于交轴电流补偿的内嵌式永磁同步电机深度弱磁控制

针对电动汽车用内嵌式永磁同步电机(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor, IPMSM)在深度弱磁区域电流、转矩振荡较大,电流调节器易饱和等问题,提出了一种负q轴电流补偿的电压反馈弱磁控制策略。首先介绍了传统电压反馈弱磁控制策略,分析了在深度弱磁区电流、转矩振荡的原因;然后结合最大转矩电压比控制,采用负q轴电流补偿的方法,降低了q轴电流环增益,且系统在深度弱磁区域的电流、转矩振荡得到了明显抑制,提高了系统的稳定性;同时对传统的MTPA控制和id=0控制与两种弱磁方法进行了稳态特性测试。最后通过实验证明了负q轴电流补偿法弱磁控制策略的可行性。     

电动汽车入网一次调频控制策略研究

针对电动汽车维持电池能量和补给能量2种行为,分别提出了电动汽车入网一次调频控制策略,即维持电池能量调频控制和电池计划充电调频控制。用椭圆函数构建电视荷电状态与充/放电下垂之间的函数关系,实现维持电池能量和频率下垂控制。根据用户充电需求和电池荷电状态,实时修正计划充电功率,满足用户充电需求。最后,在2区域互联电网模型上进行仿真实验,仿真结果验证了所提出控制策略的有效性。     

一种基于非线性扰动观测器的飞轮储能系统优化充电控制策略

飞轮储能系统的工作模式要求在最短的时间内对飞轮进行可靠地充电。该文在分析传统充电控制策略的基础上,结合飞轮储能系统的工作特性,提出了一种基于非线性扰动观测器的优化充电控制策略。外环采用转速控制和能量控制相结合的方式,转速环实现恒转矩控制,能量环实现恒功率控制;引入过渡控制环节实现恒转矩控制和恒功率控制的切换;利用非线性扰动观测器估计电机损耗功率和负载功率并进行前馈补偿;基于控制系统稳态、动态和抗扰动性能的要求,给出一种控制器参数设计方法。与传统控制策略相比,所提充电控制策略恒功率控制灵活,恒转矩控制至恒功率控制切换平滑,且有效抑制了电机损耗功率和负载功率的影响,满足了飞轮储能系统的工作特性要求。最后,仿真和实验结果验证了所提策略的可行性和实用性。     

滑模控制算法在在线式大功率UPS高频整流器中的应用

鉴于传统不间断电源充电环节存在的不足,本研究采用PWM整流器取代传统UPS中的整流、充电以及PFC三个电路模块,并通过对PWM整流器的控制来实现三段式充电的充电方式,同时为了实现各充电阶段的平滑切换,采用基于同步旋转坐标系下的电流闭环滑模控制策略。仿真结果表明,该控制策略具有较好的直流侧充电电压跟踪能力,且响应平滑,鲁棒性强。