流电做直流变换，输出给蓄电池(对蓄电池充电)。
[0035]在本发明中，整个蓄电池的充电过程中，在充电初期，充电电压低于切换电压的预设值，此时只有电流环起作用。蓄电池正负脉冲充电变换器在电流环的控制下进行脉冲式恒流充电，蓄电池输出电压逐渐上升，电压PI补偿器输出慢慢减小。当电压PI补偿器的输出值低于电流PI补偿器输出值时，由电压补偿器起控制作用，从而完成从恒流充电方向到恒压充电方向的切换。这个时候，变换器在电压环的作用下实现恒压充电，随着蓄电池荷电量的增加，蓄电池逐渐被充满，充电电流开始减小，直至充电电流小于给定电流参考值，整个蓄电池充电过程结束。
[0036]放电控制器202由单个电压环构成的放电控制器，通过电压采集模块采集高压侧即整流侧的母线电容电压Va，得到的采集电压Vf2，然后对采集电压Vf2与限压值V Mf2作差并在电压PI补偿器中对差值进行PI调节得到控制量PV2，控制量Pv2控制量P ￥2作为第二 PFM波发生器的输入信号，生成四路PFM波，分别驱动双向全桥LLC谐振电路副边即蓄电池侧的四个开关管Q5?Q8，使其对蓄电池输出的直流电做直流变换，对其高压侧即整流侧的母线电容即第一滤波电容(^进行充电(对蓄电池放电)，当达到母线电容电压Va k达到限压值Vref2时，放电控制器202不再输出，母线电容电压维持在限压值VMf2。
[0037]驱动选择模块203在正脉冲充电阶段起始充电时，先采用开环控制即保持开关管Ql?Q4的占空比和频率与上一充电周期的占空比和频率相同，直到高压侧即整流侧的母线电容电压Va k小于上一充电周期记录的开始放电时刻高压侧即整流侧的母线电容电压VC1—k-工的 1.1倍时，充电控制器才正常工作，直到正脉冲充电阶段结束，同时，整个正脉冲充电阶段禁止放电控制器工作；在停止充电的间歇阶段同时禁止充电控制器、放电控制器工作；在负脉冲放电阶段选择放电控制器工作禁止充电控制器工作；在停止放电的间歇阶段同时禁止充电控制器、放电控制器工作。其中k为当前充电周期。
[0038]本实施例中，驱动选择模块203切换控制由上位机指令控制。
[0039]在对蓄电池进行放电时，使得高压侧即整流侧的母线电容电压升高，这样，在正脉冲充电阶段起始充电时，由于采用开环控制即保持开关管Qi?Q4的占空比和频率与上一充电周期的占空比和频率相同，这样由于母线电容电压较高，使得充电电流相应增大，然后逐步减小，直到充电控制器正常工作，充电电流稳定，这样形成尖脉冲充电电流，以加强加强蓄电池的修复即去极化效果。如图4(a)所示，尖脉冲充电是在正负脉冲充电的正脉冲充电期起始增加一个尖脉冲。
[0040]产生尖脉冲的控制原理:如图4(a)、(b)所示。
[0041](I)在第一个充电周期:
[0042]正脉冲充电阶段h?t i，放电控制器禁止输出，充电控制器使能输出，充电电流为没有尖脉冲的正脉冲电流，当充电电流稳定后，记录下此时开关管Qi?Q4的占空比和频率。
[0043]在h?^时刻即正脉冲充电阶段以及充电的间歇阶段，第一滤波电容匕电压Vci l维持一个恒定值。
[0044]在负脉冲放电阶段t2，充电控制器禁止输出，放电控制器使能输出，并记录下开始放电时刻第一滤波电容(^的V CL1 (即桥式不可控整流电路的输出电压Va i)。
[0045]在〖2?％时刻即停止放电的间歇阶段，同时禁止充电控制器、放电控制器工作，第一滤波电容C1的V αι维持在限压值V M2。
[0046](2)在第二个充电周期:
[0047]正脉冲充电阶段，放电控制器禁止输出，在正脉冲充电阶段起始充电时t3，先采用开环控制即保持开关管％?04的占空比和频率与上一充电周期的占空比和频率相同，直到高压侧即整流侧的母线电容电压Va 2小于上一充电周期记录的开始放电时刻高压侧即整流侧的母线电容电压Va」的1.1倍时即时刻t4，充电控制器才正常工作时刻，该过程形成一个尖脉冲电流，当充电电流稳定后，记录下此时开关管Qi?Q 4的占空比和频率，直到15时刻充电的间歇阶段结束，第一滤波电容C1电压Va 2维持一个恒定值。
[0048]反向放电时t5?t6，工作状态和第一个充电周期的类似，即充电控制器禁止输出，放电控制器正常工作，并记录下开始放电时刻第一滤波电容Cl的电压Va (即桥式不可控整流电路的输出电压2)。
[0049]在〖6?％时刻即停止放电的间歇阶段，同时禁止充电控制器、放电控制器工作，第一滤波电容C1的电压V α—2维持在限压值V ref2。
[0050]随后的每个充电周期，充电控制器和放电控制器的工作状态和第二个充电周期的相同，即在正脉冲充电阶段起始充电时，先采用开环控制即保持开关管Qi?Q4的占空比和频率与上一充电周期的占空比和频率相同，直到高压侧即整流侧的母线电容电压Va k (k表示第k个充电周期)小于上一充电周期记录的开始放电时刻高压侧即整流侧的母线电容电压Va—k-工的 1.1倍时，充电控制器才正常工作，直到正脉冲充电阶段结束，同时，整个正脉冲充电阶段禁止放电控制器工作。
[0051]尽管上面对本发明说明性的【具体实施方式】进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于【具体实施方式】的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
【主权项】
1.一种蓄电池正负脉冲充电变换器，包括功率主电路和控制器，其特征在于，所述功率主电路又包括: 桥式不可控整流电路，用于对输入的交流市电进行整流，把交流市电变换为直流电； 双向全桥LLC谐振电路，用于对整流输出的直流电做直流变换，输出给蓄电池(对蓄电池充电)，或对蓄电池输出的直流电做直流变换，对其高压侧即整流侧的母线电容进行充电(对蓄电池放电)； LC滤波器，连接在双向全桥LLC谐振电路与蓄电池之间，对蓄电池的充电电流和放电电流进行平滑，同时滤除充电电压的高次谐波； 所述控制器又包括: 由电压环和电流环并联构成的充电控制器，通过调理电路采集蓄电池充电电流I。和蓄电池电压Vwt，得到采集电压Vfl和采集电流I f，然后对采集电压Vfl与限压值V Mfl作差并对差值进行PI调节得到控制量Pvi，对采集电流。与限流值VMfl作差并对差值进行PI调节得到控制量P1，再取两个PI调节输出结果即控制量PviI1的小值作为第一 PFM波发生器的输入信号，生成四路PFM波，分别驱动双向全桥LLC谐振电路原边即高压侧的四个开关管％?Q4，使其对整流输出的直流电做直流变换，输出给蓄电池(对蓄电池充电)； 由单个电压环构成的放电控制器，通过调理电路采集高压侧即整流侧的母线电容电压Va，得到采集电压Vf2，然后对采集电压Vf2与限压值V Mf2作差并对差值进行PI调节得到控制量PV2，控制量Pv2作为第二 PFM波发生器的输入信号，生成四路PFM波，分别驱动双向全桥LLC谐振电路副边即蓄电池侧的四个开关管Q5?Q 8，使其对蓄电池输出的直流电做直流变换，对其高压侧即整流侧的母线电容进行充电(对蓄电池放电)； 驱动选择模块，在正脉冲充电阶段起始充电时，先采用开环控制即保持开关管％?Q 4的占空比和频率与上一充电周期的占空比和频率相同，直到高压侧即整流侧的母线电容电压Va k小于上一充电周期记录的开始放电时刻高压侧即整流侧的母线电容电压Va㈠的1.1倍时，充电控制器才正常工作，直到正脉冲充电阶段结束，同时，整个正脉冲充电阶段禁止放电控制器工作；在停止充电的间歇阶段同时禁止充电控制器、放电控制器工作；在负脉冲放电阶段选择放电控制器工作禁止充电控制器工作；在停止放电的间歇阶段同时禁止充电控制器、放电控制器工作。2.根据权利要求1所述的蓄电池正负脉冲充电变换器，其特征在于，在第一个充电周期的正脉冲充电阶段，放电控制器禁止输出，充电控制器使能输出，充电电流为没有尖脉冲的正脉冲电流，当充电电流稳定后，记录下此时开关管Qi?Q4的占空比和频率。
【专利摘要】本发明公开了一种蓄电池正负脉冲充电变换器，采用双向全桥LLC谐振电路作为主充电拓扑，实现软开关的同时克服负脉冲的实现受应用场合和功率等级限制的缺陷。同时，功率主电路包括桥式不可控整流电路、双向全桥LLC谐振电路，在对蓄电池进行放电时，使得高压侧即整流侧的母线电容电压升高，这样，在正脉冲充电阶段起始充电时，由于采用开环控制即保持开关管Q1～Q4的占空比和频率与上一充电周期的占空比和频率相同，这样由于母线电容电压较高，使得充电电流相应增大，然后逐步减小，直到充电控制器正常工作，充电电流稳定，这样形成尖脉冲充电电流，以加强蓄电池的修复即去极化效果。此外，蓄电池的充电电流和放电电流均是高频脉动的，LC滤波器对其进行平滑的同时滤除充电电流的高次谐波。
【IPC分类】H02J7/10
【公开号】CN104935063
【申请号】CN201510342621
【发明人】邹见效, 李凯, 徐红兵, 王槐文, 钮佳, 吴文婕
【申请人】电子科技大学
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年6月18日