本技术涉及电动汽车，尤其涉及一种单相电动汽车能量交互控制系统及其控制方法。
背景技术：
1、随着电动汽车的普及，动力电池的储能量也在增加，v2g(vehicle-to-grid，车辆对电网)技术作为一项关键技术，允许电动汽车与电网进行互动，通过在电价低时从电网购买电能并充电，而在电价高时则向电网出售动力电池存储的能量，这样可以实现动力电池的双向能量传输，同时为电动汽车用户带来经济收益。
2、但是，传统的电动汽车直流充电桩通常只能进行充电操作，无法实现电动汽车向电网回馈能量(即无法支持v2g模式)。此外，这些充电桩通常仅支持400v电压平台的动力电池的充电，而不能同时兼容400v和800v两种电压平台下的电动汽车的充电和放电操作。
技术实现思路
1、本技术提供一种单相电动汽车能量交互控制系统及其控制方法，用以解决如何使电动汽车实现v2g模式的问题。
2、第一方面，一种单相电动汽车能量交互控制系统，所述系统包括：
3、能量转换模块，用于将输入的单相交流电源转换为适合电动汽车充电的直流电能，并进行功率因数校正；
4、能量控制模块，与所述能量转换模块连接，用于接收所述能量转换模块输出的直流电能，并实现对电动汽车电池的充电和放电操作以实现电能的双向转换；
5、监测模块，分别连接到所述能量转换模块和所述能量控制模块，用于监测所述能量转换模块和所述能量控制模块的工作状态，以输出实时监测数据；
6、交互模块，分别连接到所述能量控制模块和所述监测模块，用于接收所述实时监测数据并显示给用户；并当所述能量控制模块需要向电网回馈能量时，通过所述交互模块实现电动汽车与电网的互动。
7、在本技术一实施例中，所述监测模块包括：
8、控制单元，用于对充放电过程中系统的电压、电流以及功率参数进行控制和调节；
9、电压采样单元，用于监测所述能量转换模块和所述能量控制模块的电压信号以将其转换为数字信号供所述控制单元使用；
10、电流采样单元，用于监测所述能量转换模块和所述能量控制模块的电流信号以将其转换为数字信号供所述控制单元使用。
11、在本技术一实施例中，所述能量控制模块包括母线侧全桥电路、谐振电容、谐振电感、变压器网络、电池侧全桥网络以及串并联继电器，其中所述变压器网络包括第一变压器和第二变压器，所述电池侧全桥网络包括第一全桥网络和第二全桥网络。
12、在本技术一实施例中，当系统工作在第一模式下时，通过控制单元向所述串并联继电器发送低电平驱动信号，使得所述串并联继电器持续断开，进而使得所述第一变压器的一次侧绕组和所述第二变压器的一次侧绕组串联，并使得所述第一变压器的二次侧绕组连接到所述第一全桥网络和所述第二变压器的二次侧绕组连接到所述第二全桥网络，以及使得电流分别经过所述第一全桥网络和所述第二全桥网络后并联输出至所述电动汽车电池，以满足所述电动汽车电池工作在第一预设电压下的充放电需求。
13、在本技术一实施例中，当系统工作在第二模式下时，通过控制单元向所述串并联继电器发送高电平驱动信号，使得所述串并联继电器持续闭合，进而使得所述第一变压器的一次侧绕组和所述第二变压器的一次侧绕组串联，并使得所述第一变压器的二次侧绕组与所述第二变压器的二次侧绕组串联后连接到所述电池侧全桥网络，所述电池侧全桥网络与所述电动汽车电池连接，以满足所述电动汽车电池工作在第二预设电压下的充放电需求，其中所述第二预设电压高于所述第一预设电压。
14、在本技术一实施例中，所述系统还包括：
15、电源滤波模块，其包括单相交流滤波单元和直流滤波单元，所述单相交流滤波单元用于对能量转换模块产生的高频开关噪声进行滤波处理，以避免噪声传递到电网侧；所述直流滤波单元的输入端与所述能量控制模块的输出端连接，所述直流滤波单元的输出端与所述电动汽车电池连接，所述直流滤波单元用于对能量控制模块产生的高频开关噪声进行滤波处理，以避免噪声传递到电池侧。
16、在本技术一实施例中，所述系统还包括：
17、单相交流预充模块，其输入端与所述单相交流滤波单元的输出端连接，其输出端与所述能量转换模块的输入端连接，用于在启动电源系统时，通过控制单元控制所述单相交流预充模块的输出以实现对所述能量转换模块的预充电。
18、在本技术一实施例中，所述系统还包括：
19、开关驱动模块，其输入端与所述控制单元连接，其输出端分别连接到所述能量转换模块、所述能量控制模块以及所述直流滤波单元，用于控制各个模块的开关和执行动作。
20、在本技术一实施例中，所述交互模块包括通信单元、显示单元以及接口单元，所述通信单元用于与远程控制模块建立通信连接；所述显示单元用于显示电动汽车的充、放电状态；所述接口单元与电动汽车建立通信连接。
21、在本技术一实施例中，所述能量转换模块是单相acdc电路，所述能量控制模块是双向dcdc电路。
22、第二方面，本技术还提供一种单相电动汽车能量交互控制方法，所述方法应用于如第一方面中任一项所述的单相电动汽车能量交互控制系统，所述方法包括：
23、在充电模式下，控制单元对能量转换模块采用直流母线电压、交流电流双闭环的控制策略；以及控制单元对能量控制模块采用电压闭环和电流闭环的双环竞争控制策略；
24、在并网逆变模式下，控制单元对能量转换模块采用并网功率控制策略；以及控制单元对能量控制模块采用电压闭环和电流闭环的双环竞争控制策略。
25、在本技术一实施例中，在充电模式下，控制单元对能量转换模块采用直流母线电压、交流电流双闭环的控制策略的步骤包括：
26、通过电压采样单元采集直流母线电压，并将该直流母线电压与给定的基准电压进行比较，以输出电压误差信号，所述电压误差信号随后输入到电压环调节器中用于电压环的闭环控制；
27、将所述电压环调节器计算输出的结果与所述能量转换模块的交流输入电压采样信号相乘，得到交流基准电流；
28、通过电流采样单元采集电感电流，并将该电感电流与所述交流基准电流进行比较，以输出电流误差；
29、使用闭环控制算法对所述电流误差进行计算，生成所述能量转换模块的pwm占空比；
30、根据所述pwm占空比调节pwm调制器，并控制所述能量转换模块的开关管状态，以实现交流输入电流和直流母线输出电压的控制。
31、在本技术一实施例中，在充电模式或并网逆变模式下，控制单元对能量控制模块采用电压闭环和电流闭环的双环竞争控制策略的步骤包括：
32、在稳态运行时，只有一环路工作，另一环路处于饱和输出状态；
33、分别进行电压闭环和电流闭环计算，得到各自的计算结果；
34、比较所述电压闭环和所述电流闭环的计算结果，选择较小的计算结果作为环路的输出结果；
35、根据所述输出结果，调节能量控制模块的pwm信号的频率。
36、在本技术一实施例中，在并网逆变模式下，控制单元对能量转换模块采用并网功率控制策略的步骤包括：
37、控制单元中的直流母线电压外环调节器通过计算和处理直流母线电压的差异，以确定有功电流参考值；
38、基于所述有功电流参考值和给定的无功电流的参考值，计算得到交流电流的参考值；
39、将所述交流电流的参考值与实际采样到的交流电流反馈值一起输入所述控制单元的电流环调节器进行计算；
40、将所述电流环调节器的输出结果送至控制单元的pwm调制器，并更新能量转换模块的pwm占空比；
41、通过调整所述pwm占空比，使能量转换模块输出的并网有功功率、无功功率以及直流母线电压满足预设要求。
42、在本技术一实施例中，在并网逆变模式下，控制单元对能量控制模块的控制策略还包括：
43、控制单元采用无功电流注入法进行孤岛检测；
44、在给定的无功电流的参考值中注入一幅度小于该给定的无功电流的参考值的扰动信号，并检测交流电压频率；
45、若能量控制模块未脱网，表示交流电压频率稳定；
46、若能量控制模块脱网并处于孤岛状态，则检测到的交流电压频率会迅速偏离正常电网电压频率范围以外；
47、基于此，控制单元能够检测出孤岛状态，并触发停机操作。
48、本技术提供的一种单相电动汽车能量交互控制系统及其控制方法，该系统的能量转换模块将输入的单相交流电源转换为适合电动汽车充电的直流电能，并进行功率因数校正。这确保了能量转换的高效性和适应不同电源的能力。该系统的能量控制模块与能量转换模块连接，负责接收来自能量转换模块的直流电能，并实现对电动汽车电池的充电和放电操作，以实现电能的双向转换。这使得电动汽车可以灵活地从电网充电或向电网回馈能量。该系统的监测模块分别连接到能量转换模块和能量控制模块，用于监测它们的工作状态，并输出实时监测数据。这通过监测系统的运行状况提供了对电动汽车能量交互过程的实时反馈。该系统的交互模块分别连接到能量控制模块和监测模块，用于接收实时监测数据并显示给用户。此外，当能量控制模块需要向电网回馈能量时，交互模块可以实现电动汽车与电网的互动。这提供了方便的用户界面和跟踪能量交互的能力。
49、通过以上的设计，本技术能够实现电动汽车的v2g模式，并支持对直流电能的双向转换。其技术效果具体包括：
50、实现了电动汽车的双向能量转换：该系统允许电动汽车在接收电能的同时，也能将多余的电能回馈给电网，从而参与电网的能量调配和储备。
51、提供实时监测和用户交互功能：监测模块和交互模块使得用户能够实时监测系统的运行状态，并能够通过交互模块与系统进行互动，以实现更好的控制和使用体验。