东南大学;国网江苏省电力有限公司电力科学研究院;国网江苏省电力有限公司雷家兴获国家专利权
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龙图腾网获悉东南大学;国网江苏省电力有限公司电力科学研究院;国网江苏省电力有限公司申请的专利一种电动汽车双向充电拓扑结构及控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119010131B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-19发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202410989499.7,技术领域涉及:H02J3/32;该发明授权一种电动汽车双向充电拓扑结构及控制方法是由雷家兴;肖逸洋;陈武;张宸宇;刘瑞煌;喻建瑜;王鑫达;葛雪峰设计研发完成,并于2024-07-23向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种电动汽车双向充电拓扑结构及控制方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种电动汽车双向充电拓扑结构及控制方法,双向充电拓扑结构既可以工作在恒流模式或恒压模式下,实现对电动汽车动力电池的充电,也可以在用电高峰时期,转为发电状态,将动力电池电能回馈至电网,实现削峰填谷,维持电网的稳定性。拓扑中几乎所有的开关均工作在软开关状态下,可以实现很高的运行效率,拓扑中的交错并联结构既保证系统能够实现容错运行,也可大幅降低高次谐波。其次,本发明的控制方法考虑了各种可能的运行模式,可以使变换器运行在恒定电流模式、恒定电压模式或恒定功率模式下,所包含的软起动控制保证了变换器在启动时没有冲击电流,所包含的能量反转控制保证了变换器在充电模式与发电模式之间能够平滑切换。
本发明授权一种电动汽车双向充电拓扑结构及控制方法在权利要求书中公布了:1.一种电动汽车双向充电拓扑结构,其特征在于,包括: 结构S1:输入LC滤波器,包括滤波电感Lf和三个滤波电容Cf,所述滤波电感Lf一端与网侧电源连接,另一端连接至三相桥式整流电路桥臂中点,三个滤波电容Cf星形连接,输入端分别与结构S2输入电压选择器的三个输出端x、y、z连接; 结构S2:输入电压选择器,包括三相桥式整流电路和三个双向开关,每个双向开关由两个全控器件反向串联组成,三个双向开关星形连接,三个输入端分别与所述三相桥式整流电路的桥臂中点连接; 结构S3:谐波电流注入电路,包括一个桥臂和一个电感,所述桥臂与三相桥式整流电路的母线并联,所述电感一端与三相桥式整流电路的桥臂中点连接,另一端与三个双向开关的星形连接中点相连; 结构S4:交错并联CLLLC谐振变换器,包括三个CLLLC子模块,每个CLLLC子模块包括一个全桥电路和谐振腔,所述谐振腔中含有一个双绕组变压器,双绕组变压器原副边均通过一个谐振电感和一个谐振电容与所述全桥电路中两个桥臂的中点相连,三个CLLLC子模块中的三个谐振腔原副边均星形连接; 电动汽车双向充电拓扑的控制方法,包括如下步骤: 步骤1、对结构S2所描述的输入电压选择器进行控制:采样三相输入电压,控制三相桥式整流电路以同步整流模式工作在低频开关状态下,开关管按照二极管不控整流的逻辑进行导通; 步骤2、对结构S3所描述的谐波电流注入电路进行控制,控制一个桥臂工作在高频开关状态,实现输入电流正弦; 步骤3、对结构S4所描述的交错并联CLLLC谐振变换器进行控制,根据不同工况确定CLLLC谐振变换器的工作模式,获得每个CLLLC子模块的驱动信号,将CLLLC谐振变换器作为双向变换器,实现电动汽车动力电池充电以及电池能量回馈电网; 根据不同工况确定CLLLC谐振变换器的工作模式,包括: 模式1、充电状态下的恒定电流模式:在动力电池充电的起始阶段,使CLLLC谐振变换器工作在恒定电流模式下,根据动力电池特性,给出充电电流给定值,将作为充电电流参考值,将实际充电电流作为反馈值,与获取的参考值做差,并通过比例积分控制器得到CLLLC谐振变换器的等效增益: ; 式中,、分别表示输出电流PI调节器的比例增益系数和积分增益系数,为拉普拉斯算子; 模式2、充电状态下的恒定电压模式:在动力电池充电的终了阶段,使CLLLC谐振变换器工作在恒定电压模式下,根据动力电池特性,给出充电电压给定值,将作为充电电压参考值,将实际充电电压作为反馈值,与获取的参考值做差,并通过比例积分控制器得到CLLLC谐振变换器的等效增益: ; 式中,、分别表示输出电压PI调节器的比例增益系数和积分增益系数; 模式3、能量反转状态下的恒定功率模式:在能量反转状态下,根据网侧获得注入电网的功率,将获取的作为充电电流参考值,将实际发电功率作为反馈值,与获取的参考值做差,并通过比例积分控制器得到CLLLC谐振变换器的等效增益: ; 式中,、分别表示功率传输PI调节器的比例增益系数和积分增益系数; 步骤3中,对结构S4所描述的交错并联CLLLC谐振变换器进行控制,策略如下: 步骤3.1、根据不同工况确定CLLLC谐振电路的工作模式,获得不同模式下CLLLC谐振电路的等效增益,根据不同模式下的等效增益,获得实际增益: ; 其中,为输入电压相角对π3取余后的值; 步骤3.2、获得实际增益后,通过CLLLC谐振变换器的增益-开关频率曲线,查表得到当前时刻谐振变换器的开关频率; 步骤3.3、根据不同工况以及CLLLC谐振变换器的开关频率,获得每个CLLLC子模块的驱动信号,实现电动汽车动力电池充电以及电池能量回馈电网。
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