一种车载逆变电源过载快速限功率控制方法与流程

本发明涉及车载充电机，具体涉及一种车载逆变器快速限功率的控制方法。

背景技术：

1、车载充电机作为电动汽车动力电池与外部的接口，除了实现交流充电桩向高压动力电池充电的功能以外，许多场景还要求给车内和车外交流负载提供稳定可靠的交流电源，这需要车载充电机除了可以实现正向充电功能外还可以实现反向放电功能，由于外部负载的复杂性，车载充电机(obc)自身必须具备一定的功率限制和过流保护功能以限制和保护obc内部器件的功耗与安全，目前针对离网逆变器输出功率限制的方案主要分为两大类，第一大类是闭环限流，第二类是开环限流，

2、闭环限流的方案主要有：

3、方案1，正常工作情况下，电流环给定为18.75a，电压环给定为220v，为稳定输出电压，逆变器以输出电压为被控量，工作在电压环模式，电流环饱和，当负载功率超过最大放电功率时，电流环退饱和，进行环路切换，将工作环路切换到电流环，输出电压被增加的负载功率拉低，直至逆变器欠压保护。

4、方案2，正常工作情况下，逆变器以输出电压作为被控量，工作在电压模式，最外环为功率环，功率环采用pi控制器，给定参考值为最大放电功率。当逆变器正常工作时，功率环始终饱和输出为1，当输出功率过载时，功率环开始退饱和，pi输出小于1，将功率环的输出作用在电压环给定，从而闭环动态调节输出电压，达到降低输出电压，限制输出功率的效果。

5、开环限流的方案为：

6、方案3，将最大输出功率除以当前输出电流有效值作用在电压环的给定，当计算结果小于220v时，说明此时逆变器过载，需将输出电压给定指令按以上比例进行降低，否则，保持220v有效值输出。

7、现有技术存在以下不足：

8、闭环控制方案中：

9、方案1中电压控制模式与电流控制模式切换，在两种模式切换过程中，很难实现平滑，稳定与快速，且软件需要优化两套控制环路，设计复杂。

10、方案2的功率环方案中，由于在长时间的正常工作过程中，功率环积分运算会积累饱和在一个比较大的值，当过载发生时，退饱和时间较长，不能以最快的速度降低输出电压从而限制输出功率；同时由于单相系统不同于三相系统有瞬时功率计算理论的支撑，很难快速反映输出功率的变换，即计算值与控制量之间存在较大的延时，在稳态时会造成输出电压的低频波动，不利于系统的稳定与快速。

11、方案3的开环控制方案中，同样受限于有效值计算与控制的延时，很难实现系统的快速稳定，在稳态时，输出电压存在低频波动。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种车载逆变电源过载快速限功率控制方法，解决以上技术问题；

2、本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

3、一种车载逆变电源过载快速限功率控制方法，包括，

4、步骤s1，采样一车载逆变器的输出电压和输出电流，计算所述输出电压的电压有效值和所述输出电流的电流有效值；

5、步骤s2，基于所述电压有效值和所述电流有效值计算所述逆变器输出的等效阻抗值，通过所述等效阻抗值计算所述输出电压的打折系数并基于所述打折系数计算一参考电压；

6、步骤s3，基于所述参考电压和所述输出电压获得一参考电流，采样所述车载逆变器的电感电流，基于所述电感电流和所述参考电流获得一控制信号；

7、步骤s4，基于所述控制信号获得一实际电压输出信号，将所述实际电压输出信号作为所述车载逆变器的实际输出电压进行输出。

8、优选的，步骤s1中，采样所述输出电压和所述输出电流，通过采样半周期信号估算全周期有效值的快速有效值计算方式计算所述电压有效值和所述电流有效值。

9、优选的，步骤s2包括，

10、步骤s21，基于所述电压有效值和所述电流有效值计算所述逆变器输出的所述等效阻抗值；

11、步骤s22，通过所述等效阻抗值计算所述输出电压的打折系数；

12、步骤s23，对所述打折系数执行开方运算，将开方后的所述打折系数通过一第一限幅器进行限幅运算，获得限幅后的打折系数；

13、步骤s24，通过所述限幅后的打折系数计算所述参考电压。

14、优选的，步骤s21中，所述等效阻抗值rrms的计算公式为

15、rrms＝urms/irms

16、其中，urms为所述电压有效值，irms为所述电流有效值。

17、优选的，步骤s22中，所述打折系数k的计算公式为，

18、k＝rrms/r

19、其中rrms为所述等效阻抗值，r为所述车载逆变器最大功率下的阻抗值。

20、优选的，步骤s23中，所述第一限幅器的下门限为0，所述第一限幅器的上门限为1.

21、优选的，步骤s24中，所述参考电压vref的计算公式为，

22、vref＝k01×vmax×sinωt

23、其中，k01为所述限幅后的打折系数，vmax为所述车载逆变器的最大电压，sinωt为正弦载波。

24、优选的，步骤s3包括，

25、步骤s31，将所述参考电压减去所述输出电压获得一比较信号，将所述比较信号通过一比例谐振控制器后获得所述参考电流，以及采样获得所述电感电流，

26、步骤s32，将所述参考电流减去所述电感电流获得所述控制信号。

27、优选的，步骤s31还包括，对所述参考电流和所述电感电流进行绝对值运算，获得经绝对值运算后的所述参考电流和所述电感电流。

28、优选的，步骤s4包括，

29、步骤s41，将所述控制信号通过一比例控制器获得一比例控制信号；

30、步骤s42，将所述比例控制信号通过一第二限幅器进行限幅运算，获得限幅后的比例控制信号；

31、步骤s43，对所述限幅后的比例控制信号进行信号调制，获得所述实际电压输出信号。

32、本发明的有益效果：由于采用以上技术方案，本发明通过提供等效阻抗进行快速功率限制的开环降压限功率控制方法，可以快速限制车载逆变器的输出功率，保护车载充电机内部器件的功耗与安全。

技术特征：

1.一种车载逆变电源过载快速限功率控制方法，其特征在于，包括，

2.根据权利要求1所述的车载逆变电源过载快速限功率控制方法，其特征在于，步骤s1中，采样所述输出电压和所述输出电流，通过采样半周期信号估算全周期有效值的快速有效值计算方式计算所述电压有效值和所述电流有效值。

3.根据权利要求1所述的车载逆变电源过载快速限功率控制方法，其特征在于，步骤s2包括，

4.根据权利要求3所述的车载逆变电源过载快速限功率控制方法，其特征在于，步骤s21中，所述等效阻抗值rrms的计算公式为

5.根据权利要求3所述的车载逆变电源过载快速限功率控制方法，其特征在于，步骤s22中，所述打折系数k的计算公式为，

6.根据权利要求3所述的车载逆变电源过载快速限功率控制方法，其特征在于，步骤s23中，所述第一限幅器的下门限为0，所述第一限幅器的上门限为1。

7.根据权利要求3所述的车载逆变电源过载快速限功率控制方法，其特征在于，步骤s24中，所述参考电压vref的计算公式为，

8.根据权利要求1所述的车载逆变电源过载快速限功率控制方法，其特征在于，步骤s3包括，

9.根据权利要求8所述的车载逆变电源过载快速限功率控制方法，其特征在于，步骤s31还包括，对所述参考电流和所述电感电流进行绝对值运算，获得经绝对值运算后的所述参考电流和所述电感电流。

10.根据权利要求1所述的车载逆变电源过载快速限功率控制方法，其特征在于，步骤s4包括，

技术总结
本发明涉及车载充电机技术领域，具体涉及一种车载逆变电源过载快速限功率控制方法，包括，步骤S1，采样输出电压和输出电流，计算电压有效值和电流有效值；步骤S2，计算逆变器输出的等效阻抗值，通过等效阻抗值计算输出电压的打折系数并基于打折系数计算一参考电压；步骤S3，基于参考电压和输出电压获得一参考电流，采样车载逆变器的电感电流，基于电感电流和参考电流获得一控制信号；步骤S4，基于控制信号获得一实际电压输出信号。本发明通过提供等效阻抗进行快速功率限制的开环降压限功率控制方法，可以快速限制车载逆变器的输出功率，保护车载充电机内部器件的功耗与安全。

技术研发人员：王士豪,李敏,王兴
受保护的技术使用者：宁波央腾汽车电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14