[发明专利]一种基于自抗扰控制器的电动汽车充放电控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于自抗扰控制(Active Disturbance Rejection Control，ADRC)的PWM充放电电路建模方法，属于电力电子技术和车电互联(V2G)技术领域，特别是一种自抗扰控制器实现的电动汽车充放电系统新型控制方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，以及社会对节能环保的要求，电动汽车作为一种节能、高效、无污染的现代交通工具，在生活中得到了越来越多的应用，而且会逐步成为城市交通工具的主导。而其中的充电机，对电动汽车的应用起着关键性作用。随着电网智能水平以及电动汽车保有量的大幅提高，未来电动汽车的车载电池可能作为智能电网中的移动储能单元，在电网高峰负荷时一段由电动汽车车载电池向电网传输电能，而在电网非高峰负荷时一段由电网为电动汽车车载电池充电，这种双向的电能流动称为车电互联(Vehicle to Grid，V2G)。V2G技术的应用能够有效降低电网峰谷差，降低传统调峰备用发电容量，提高电网利用效率；而且在可再生能源发电比重较高的微电网系统中可以有效平衡可再生能源发电功率的波动性和电网负荷状态之间的不同步性，辅助电网有效接纳波动的可再生能源发电容量。

目前，晶闸管移相控制仍是国内使用最广泛的电动汽车蓄电池充放电技术，但这种技术存在电网侧电流波形畸变严重、功率因数低、对电网污染严重等缺点。随着电力电子技术的发展，采用DC/DC变换器技术的充放电系统逐步得到推广。该系统由隔离的DC/DC变换器和降压斩波器组成，缺点是在电池放电时只能对电阻放电，电能不能回馈电网，因而会造成能量的大量浪费。因此，有必要采用一种适合整流器及控制电路对其进行分析和建模，改善其谐波影响。研究一种新的控制方法也是对电力电子电路分析的一个重要研究内容。为此，在常规电力电子变换器拓扑结构的基础上，基于自抗扰控制而提出了一种由电压型PWM整流器构成的具有功率因数高、工作频率高、体积小和谐波含量小等特点的电动汽车V2G双向充放电装置，其放电能量可以全部回馈电网，以提高能量的利用率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新颖的PWM充放电电路建模方法，找到一种基于观测器的具有智能性的控制策略，它不依赖于对象的精确数学模型；具有较高动态性能，能抑制参数变化、扰动及各种不确定性干扰，即鲁棒性强；算法简单，设计和参数调节容易，使用方便。

本发明的技术方案是:

为了达到上述目的，本发明提供了一种基于自抗扰控制器的电动汽车充放电控制方法，其特征在于，至少包括以下步骤：

步骤A、构建电动汽车充放电的模型；

步骤B、自抗扰控制器概述；

步骤C、建立双向充放电系统中AC/DC和DC/DC的数学模型，并根据充放电系统两级系统模型建立自抗扰控制器；

步骤D、仿真分析。

进一步的，所述的自抗扰控制器是基于扩张状态观测器ESO的自抗扰控制。

进一步的，所述的自抗扰控制器的电动汽车充电系统是将自抗扰控制器应用在电动汽车充电机模块中，将其中的电动汽车充电机的数学模型化成自抗扰控制器所需要的标准型，从而利用自抗扰控制器将系统的未建模动态，对象的不确定性及未知外扰一并给予估计和补偿。

进一步的，所述的仿真分析是基于LADRC，建立了同步旋转坐标系下电流、电压空间矢量的充放电系统模型。

进一步的，步骤B中自抗扰控制器是一种鲁棒控制，是把对象模型的不确定性当作系统的内扰，它和系统的外扰均被看成系统的扰动，而通过扩张状态观测器对系统中包括内扰和外扰的总扰动综合作用进行估计和补偿。

进一步的，自抗扰控制器是由微分跟踪器、扩张状态观测器、非线性组合三部分组成；其中微分跟踪器用于安排过渡过程，其中扩张状态观测器通过系统输入输出来估计系统状态和系统的总扰动，其中非线性组合利用安排的过渡过程与状态估计之间误差的非线性组合及扰动估计量来生成控制信号。

本发明的优点和有益效果: