[发明专利]一种混合充电控制装置及控制方法

说明书

本发明公开了一种混合充电控制装置，包括控制模块和混合拓扑电路，所述混合拓扑电路包括不控整流电路、变换器电路和混合并联器件，所述混合并联器件包括并联的Si IGBT和SiC MOSFET；所述控制模块包括电压环控制单元和电流环控制单元，所述电压环控制单元采用分数阶PI控制策略，所述电流环控制单元采用分数阶预测控制策略。本发明中混合并联器件相比纯Si IGBT和纯SiCMOSFET，具有更低开关损耗、开路冗余能力以及不过高的成本；在成本/性能折衷方面具有极大的优势；同时本发明对传统整数阶控制方案进行改进，可以显著提升Si IGBT/SiC MOSFET混合PFC电路交流侧功率因数和电能质量以及直流侧电压精度和动态特性。

技术领域

本发明涉及电力电子器件及控制领域，具体涉及一种混合充电控制装置及控制方法。

背景技术

随着电力电子技术的发展，充电装置广泛应用于电动汽车、工控自动化、通信基站、新能源微电网、航空航天以及船舶等设备系统中。然而，这些复杂与特殊的应用环境对电源装置的功率密度、效率以及可靠性等方面提出了更为苛刻的要求。目前，制约电源装置发展的关键因素有电力电子器件及充电装置应用中的控制技术，因此研究具有低损耗、高频率以及高可靠性的新型电力电子器件以及更为先进和可靠的控制技术，对我国电力电子技术的发展和产业化有着至关重要的作用。

实际上，纯Si IGBT与SiC MOSFET均难以有效满足这些严格需求。并且传统的PI控制方法在这些复杂与特殊的应用环境中并不能达到令人满意的控制效果。同时，由于控制对象中许多物理现象具有分数阶特性，而整数阶方程不能精确描述这些，这意味着采用整数阶控制方案将面临控制精度难以进一步提升的瓶颈问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的旨在提供一种混合充电控制装置及控制方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种混合充电控制装置，包括控制模块和混合拓扑电路，所述混合拓扑电路包括不控整流电路和变换器电路，所述变换器电路中包含混合并联器件，所述混合并联器件包括并联的Si IGBT和SiC MOSFET；

所述控制模块包括电压环控制单元和电流环控制单元，所述电压环控制单元的输出端连接至所述电流环控制单元的输入端，所述电流环输出的信号经过逻辑运算输出至SiIGBT和SiC MOSFET的驱动端口；所述电压环控制单元采用分数阶PI控制策略，所述电流环控制单元采用分数阶预测控制策略。

一种混合充电控制装置的控制方法，包括如下步骤：

S01：采用优化算法结合直流侧多目标函数，获取分数阶PI控制策略中分数阶的最优阶数；

S02：采用优化算法结合交流侧多目标函数，获取分数阶预测控制策略中分数阶的最优阶数；

S03：电压环控制单元采用分数阶PI控制策略输出控制信号值电流环控制单元，电流环控制单元采用分数阶预测控制策略输出控制信号经过逻辑运算输出至混合并联器件的驱动端口；所述混合并联器件包括并联的Si IGBT和SiC MOSFET；

S04：充电电压信号依次经过不控整流电路、混合并联器件和变换器电路输出。

进一步的，所述步骤S01中采用改进型花授粉算法结合直流侧多目标函数，获取分数阶PI控制策略中分数阶的最优阶数；其中，改进型花授粉算法包括较优粒子群体和较差粒子群体，所述较优粒子群体采用自花和异花授粉方案进行更新，较差粒子群体采用布谷鸟算法中的路径寻优方案进行更新。

进一步的，所述直流侧多目标函数用于反映电压精度以及运行特性。

进一步的，所述步骤S01具体包括：

S011：改进型花授粉算法初始化，算法进入到迭代循环中；