組合混聯(lián)式充電電源及其功率均分策略研究

圖7為均流環(huán)校正前后波特圖。系統(tǒng)被控對(duì)象的波特圖如圖7中虛線所示。由圖可知，系統(tǒng)存在較大的穩(wěn)態(tài)誤差，且響應(yīng)速度較慢，需設(shè)計(jì)校正環(huán)節(jié)。為了盡量減小均流環(huán)對(duì)先前設(shè)計(jì)好的電壓環(huán)的影響，同時(shí)由于對(duì)均流環(huán)一般動(dòng)態(tài)響應(yīng)要求不高，取電流環(huán)穿越頻率ωc’=12．6 rad·s-1。為滿足電流環(huán)對(duì)直流母線低頻干擾的抑制，PI校正環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)折頻率ωm’=126 rad·s-1，則有：

代入已知參數(shù)，得Kp2=0.0857，Ki2=37.28，有：

由圖7中實(shí)線可知，均流環(huán)的穿越頻率為43．7 rad·-1，兩環(huán)之間不會(huì)相互影響。相位裕度為94．5°。說(shuō)明均流環(huán)是穩(wěn)定的。

串聯(lián)為并聯(lián)的對(duì)偶問(wèn)題，其均壓策略與并聯(lián)均流策略相同。采用與均流控制器相同的設(shè)計(jì)方法可獲得均壓控制器，其電流和均壓補(bǔ)償器分別為：


4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
該系統(tǒng)采用狀態(tài)總線對(duì)串并混聯(lián)各模塊的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行同步。充電電源采用電壓緩起，當(dāng)輸出電壓達(dá)到蓄電池初始端電壓時(shí)，系統(tǒng)對(duì)蓄電池進(jìn)行充電電流緩起，電流升至設(shè)定值后進(jìn)行恒流充電。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到輸出電壓達(dá)到設(shè)定的充電截止電壓時(shí)，狀態(tài)總線強(qiáng)制各模塊同步轉(zhuǎn)為恒壓充電。在恒流充電過(guò)程中，均壓控制器對(duì)兩組串聯(lián)模塊進(jìn)行均壓控制；在恒壓充電過(guò)程中，均流控制器對(duì)各并聯(lián)支路進(jìn)行均流控制，從而保證在充電過(guò)程中各充電電源模塊功率均分。

圖8示出四模塊串并混聯(lián)充電電源帶電池負(fù)載的輸出電流和輸出電壓穩(wěn)態(tài)波形。由圖8a可知，兩并聯(lián)支路輸出電流大小分別為16．1 A和15．5 A，電流不平衡度為3．8％；由圖8b可知，串聯(lián)模塊輸出電壓大小分別為43．6 V和42 V，電壓不平衡度為3．7％。

5 結(jié)論
在此提出一種基于串并混聯(lián)結(jié)構(gòu)的充電電源。該系統(tǒng)采用了改進(jìn)的移相全橋電路和外環(huán)控制加平均電流法的功率均分策略，從而保證了輸出功率在各模塊之間均衡分配。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了分析及設(shè)計(jì)的正確性，電流和電壓不平衡度均小于5％，滿足國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。