一种自适应调整充电功率的方法及装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种自适应调整充电功率的方法及装置，包括预充电电路、VIENNA整流器、LLC谐振电路、低频滤波电路、端电压检测电路、PID调节器、功率/电流控制和充电电路。所述自适应充电方法包括利用端电压检测电路在充电装置带载前的测量电网电压U1以及呆在后的测量电网电压U2，然后计算电网的压降以及线损，最后判断电网压降值以及线路损耗功率是否达到标准的10％，通过PID调节器调节充电功率。如果电网压降值大于10％或者线路损耗功率大于10％则减小充电功率，如果小于10％或者线路损耗功率小于则可以增加功率直至增加至满载荷为止。本发明的自适应充电方法及装置可以自适应各种充电环境的充电装置，使其更可靠、更安全、更高效。
【专利说明】
-种自适应调整充电功率的方法及装置
技术领域
[0001] 本发明电动车充电技术领域，设及电动车用的充电，尤其设及一种自适应调整充 电功率的方法及充电装置。
【背景技术】
[0002] 随着电动车的发展，电动车充电装置越来越广泛地应用在各种场合。目前市面的 充电装置普遍为恒功率、大功率，对于山区等用电环境较为苛刻的地方，往往可能会因为负 载电流过大，导致接入电压压降较大，将可能导致其无法正常工作并且影响其他电气设备 的正常使用。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的就是提供一种高效率、智能化的自适应调整充电功率的方法及充电 装置。
[0004] 本发明自适应调整充电功率的充电装置，包括预充电电路，VIENNA整流器，LLC谐 振电路，低频滤波电路，端电压检测电路，PID调节器，功率/电流控制W及充电电路。
[0005] 所述充电电路由开关管W及逻辑控制电路构成，采用先恒流后恒压的控制方法。 所述充电电路由输出继电器、电容、二极管、电感、采样电阻I、采样电阻IIW及逻辑控制电 路构成。
[0006] 预充电电路的输出端连接至防止倒流的二极管，然后连接用于滤波的电感和并联 的电容，最后连接至输出的继电器，并且在输出继电器的输出端与地之间连接两个采样电 阻反馈输出电压。
[0007] 所述VIENNA整流器的电源线连接在220V电源线上，输入电压通过VIENNA整流器整 流后，后级连接到化打皆振电路上，LLC谐振电路使得开关管在零电压的时候开通，减小其功 耗和发热，再通过滤波电路，使得电压信号更加稳定，波形更好。预充电电路通过控制继电 器的开通和关断使充电电阻接通与断开，防止由于压差过大导致击穿空气。在所述VIENNA 整流器与220V电源线连接线路前端通过导线并联端电压检测电路，检测带载前、后测量电 网的电压，通过测量输入端的端电压并计算出功率，并将其值输入PID调节器中，PID调节器 调节充电功率;所述PID调节器的输出端与所述功率/电流控制的输入端连接，所述功率/ 电流控制的输出端与所述充电电路的控制端连接。
[000引本发明的自适应调整充电功率的方法包括W下步骤：
[0009] 1)根据国家规定民用技术标准电压得到Ul = 220v。
[0010] 2)所述端电压检测电路在接入负载后测量帯载电压，得到充电装置带载后的测量 电网的电压U2。
[0011] 3)通过步骤1和2中电网电压，分别计算电网帯载前后的压降UW及线路的损耗功 率，所述电网的压降计算公式为U = U1-U2,线损的计算公式为P损=肿1，其中I为输入充电电 流。
[0012] 4)根据220v作为基础与测量到的电压进行比较，判断电网压降值是否达到电网标 称电压的10%，W及线路的损耗功率是否达到充电功率的10%。通过PID调节器调节充电功 率，如果电网压降值大于10%或者线路损耗功率大于10%则减小充电功率;如果电网压降 值小于10%或者线路损耗功率小于10%则可W增加功率直至增加至满载荷为止。电网压降 值和线路的损耗功率需要时刻进行检测和判断，并且当电网压降值或线路损耗功率任一条 件不达标时，PID调节器就调节功率。
[0013] 本发明的自适应调整充电功率的方法及充电装置提出了一种可W自适应各种充 电环境的充电装置，使其更可靠，更安全，更高效。
【附图说明】
[0014] 图1为本发明结构示意图；
[0015] 图2为本发明控制流程框图；
[0016] 图3为不带自适应调整充电功率功能的充电模型；
[0017] 图4为本发明充电电路图；
[0018] 图5为不带自适应调整充电功率功能的仿真电网电压波形；
[0019] 图6为不带自适应调整充电功率功能的仿真电网电压有效值的曲线；
[0020] 图7为带自适应调整充电功率功能的充电模型；
[0021] 图8为带自适应调整充电功率功能的仿真电网电压波形；
[0022] 图9为带自适应调整充电功率功能的仿真电网电压有效值的曲线。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅 限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯 用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
[0024] 实施例1
[0025] 参见图1所示，包括预充电电路，S相S开关S电平整流器即VIENNA整流器，LLC谐 振电路，低通低频滤波电路，端电压检测电路，比例积分微分调节器即PID调节器，功率/电 流控制W及充电电路。
[0026] 所述充电电路由继电器、电容、二极管、电感、采样电阻I、采样电阻IIW及逻辑控 制电路构成;预充电电路的输出端连接至防止倒流的二极管，然后连接用于滤波的电感和 并联的电容，最后连接至输出的继电器，并且在输出继电器的输出端与地之间连接两个采 样电阻反馈输出电压;控制方法采用先恒流后恒压的控制方法。
[0027] 所述VIENNA整流器的电源线连接在220V电源线上，输入电压通过VIENNA整流器整 流后，后级连接到化打皆振电路上，LLC谐振电路使得开关管在零电压的时候开通，减小其功 耗和发热，再通过滤波电路，使得电压信号更加稳定，波形更好。预充电电路通过控制继电 器的开通和关断使充电电阻接通与断开，防止由于压差过大导致击穿空气。在所述VIENNA 整流器与220V电源线连接线路前端通过导线并联端电压检测电路，检测带载前、后测量电 网的电压，通过测量输入端的端电压并计算出功率，并将其值输入PID调节器中，PID调节器 调节充电功率;所述PID调节器的输出端与所述功率/电流控制的输入端连接，所述功率/电 流控制的输出端与所述充电电路的控制端连接。
[00%]自适应调整充电功率的方法包括W下步骤：
[0029] 1)根据国家规定民用技术标准电压得到Ul = 220v。
[0030] 2)所述端电压检测电路在接入负载后测量帯载电压，得到充电装置带载后的测量 电网的电压U2 = 198.5v。
[0031] 3)通过步骤1和2中电网电压，分别计算电网帯载前后的压降UW及线路的损耗功 率，所述电网的压降计算公式为U = U1-U2,线损的计算公式为P损=肿1，其中I为输入充电电 流。
[0032] 4)根据220V作为基础与测量到的电压进行比较，判断电网压降值是否达到电网标 称电压的10%，W及线路的损耗功率是否达到充电功率的10%。通过PID调节器调节充电功 率，如果电网压降值大于10%或者线路损耗功率大于10%则减小充电功率;如果电网压降 值小于10%或者线路损耗功率小于10%则可W增加功率直至增加至满载荷为止。电网压降 值和线路的损耗功率需要时刻进行检测和判断。
[0033] 当过带载时，由于功率过大，电压和线损出现压降过大的情况，测得的数据如表1。
[0034] 表1实验测得数据值 r00351
LUUW」 出调,瑜佩小功平，1义巧电圧邪巧烦巧明化iU Xo W hJ，调,旧柳m的日1民，双 据如表2。
[0037]表2 PID调节后测得数据值 「m3 只 1 LUU07」 大拠1?!]之
[0040] 通过MATLAB/Simulink进行建模仿真，分别建立了在用电条件较为苛刻的情况下 的不带自适应调整充电功率功能的充电模型W及本发明所述的有自适应调整充电功率功 能的充电模型。
[0041] 不带自适应调整充电功率功能的充电模型如图3所示，线路的电阻由其定义式可 得，并将此充电装置的充电功率近似为线性增加的。
[0042] 通过仿真结果，可得到电网电压的波形及电网电压有效值的曲线，参见图4和图5。 由此可W看出在带载之后，电网电压下降得非常快，降到了 180V，严重影响了充电装置及 其他电气设备的正常工作。
[0043] 带自适应调整充电功率功能的充电模型如图6所示，通过计算电网的压降与阀值， 即电网标称电压的10%，进行对比，通过PID调节器调节充电功率。
[0044] 通过仿真结果，可得到电网电压的波形及电网电压有效值的曲线，分别参见图7和 图8。
[0045] 在接入负载后，PID调节器对电流进行调节，从而控制了功率W及电网的压降及线 路损耗，在调节后，将电网压降控制在了合理范围内，并且实现了充电装置的最大功率运 行。
[0046] 充电装置在接入电网前，可W测得接入电网前的空载电压;充电装置在接入电网 后，可W测得接入电网后的带载电压，由此可W计算出带载后的电网压降，然后根据压降的 阀值控制充电电路的功率，从而可W控制输入电流W及电网压降，由于控制过程非常短暂， 所W可W忽略溫升对电阻率的影响，从而可W将接入线路视为定值电阻。市电220伏交流经 过VIENNA整流器W及化打皆振电路电路后连入充电电路，在PID调节器的作用下控制充电电 路的充电功率。
【主权项】
1. 一种自适应调整充电功率的充电装置，其特征在于，包括预充电电路，三相三开关三 电平整流器即VIENNA整流器，LLC谐振电路，低通低频滤波电路，端电压检测电路，比例积分 微分调节器即PID调节器，功率/电流控制以及充电电路； 所述充电电路由输出继电器、电容、二极管、电感、采样电阻I、采样电阻II以及逻辑控 制电路构成； 所述VIENNA整流器的电源线连接在220V电源线上，输入电压通过VIENNA整流器整流 后，后级连接到LLC谐振电路上，LLC谐振电路使得开关管在零电压的时候开通，再通过滤波 电路;预充电电路通过控制继电器的开通和关断使充电电阻接通与断开;预充电电路的输 出端的连接至防止倒流的二极管，然后连接用于滤波的电感和并联的电容，最后连接至输 出继电器，并且在输出继电器的输出端与地之间连接两个采样电阻反馈输出电压； 在所述VIENNA整流器与220V电源线连接线路前端通过导线并联端电压检测电路，检测 带载前、后测量电网的电压，通过测量输入端的端电压并计算出功率，并将其值输入PID调 节器中，PID调节器调节充电功率;所述PID调节器的输出端与所述功率/电流控制的输入端 连接，所述功率/电流控制的输出端与所述充电电路的控制端连接。2. -种自适应调整充电功率的方法，所述充电方法包括以下步骤： 1) 所述端电压检测电路在充电装置带载前测量电网的电压U1; 2) 所述端电压检测电路在充电装置带载后的测量电网的电压U2; 3) 通过电网电压U1和电网电压U2,计算电网帯载前后的压降U以及线路的损耗功率，所 述电网的压降计算公式为U = U1-U2,线损的计算公式为P损=U*I,其中I为输入充电电流； 4) 通过端电压检测电路，测量得到的电压与作为基础电压220V进行比较，PID调节器时 刻检测并判断电网压降值是否达到电网标称电压的10%，及其线路的损耗功率是否达到充 电功率的10%;通过PID调节器调节充电功率，如果电网压降值大于10%或者线路损耗功率 大于10%，则减小充电功率;如果电网压降值小于10%或者线路损耗功率小于10%，则可以 增加功率直至增加至满载荷为止。
【文档编号】H02J7/02GK105846520SQ201610231612
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年4月14日
【发明人】刘和平, 程章格, 金烨璇, 陈金罗, 何佳璐, 余传祥, 邓力, 郑群英
【申请人】重庆大学