[发明专利]一种直流充电桩测试用变参数混合有源负载及其控制策略

说明书

本发明主要涉及直流充电桩测试领域，特指一种直流充电桩测试用变参数混合有源负载及其控制策略。该方法通过将全控电压型逆变器与带有电池管理系统的真实电池相串联，组成混合有源负载。由逆变器实现模拟端电压连续可调，由电池自带的电池管理系统实现与待测试直流充电桩的报文通信，在完成直流充电桩测试类型和功能的全目标覆盖的同时，还能实现测试能量与电网间的再生循环。

技术领域

本发明主要涉及直流充电桩测试技术领域，特指一种直流充电桩测试用变参数混合有源负载及其控制策略。

背景技术

当前直流充电桩测试的模拟负载有电阻负载、电池负载和电子负载(电池模拟器)三类。其中电阻负载有过程控制和手动控制两种控制方式，采用多电阻拓扑设计。电子负载有交流和直流两种，功率密度大，空间利用率高。

而采用电阻作为负载的测试方式无法体现电池的反电势特征，不能模拟电池的真实充电过程，不能实现充电电流上升或下降的模拟功能；而采用真实电池测试方法，电池电压不能连续调节，不能模拟不同型号电池的特征，从而无法实现200VDC～750VDC全电压段直流充电桩测试；而电子负载既要模拟电池本身的电压、电流特性，又要同时模拟电池管理系统BMS通信报文，存在BMS报文和电池真实特性缺乏关联的问题，从而在一定程度上影响了充电桩检测结果的有效性。由此提出了适用于全电压直流充电桩测试的混合有源负载，以模拟不同电池类型的特征，实现直流充电桩测试类型和功能的全覆盖。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于：针对直流充电桩测试用负载在功能上存在的缺陷，本发明提供了一种直流充电桩测试用变参数混合有源负载及其控制策略，以实现直流充电桩测试类型和功能的全目标覆盖。

针对现有测试负载存在的不足，本发明所述的负载拓扑结构是：

直流充电桩混合有源测试负载由电池组模块、滤波网络、连接电感和脉宽调制(PWM)变换器构成。如图1所示。

其中电池组模块及其BMS系统可发出具有真实电池特性的报文，PWM变换器输出侧直流电压和电池一起模拟不同电池的电压特性，并将测试充电桩充入的电能反馈到电网中。

PWM变流器的主要作用为，在交流侧将充电桩充入的电能以单位功率因数回馈入电网，并在直流侧模拟可调节的动力电池的电压特性。

进一步的，可根据充电桩对测试负载的要求设置混合有源测试负载控制目标参数。

混合有源测试负载控制策略需满足三个目标：

(1)端电压U_b的充电曲线需符合真实动力电池恒流充电时端电压的变化曲线；

(2)端电压U_b可在200VDC～750VDC全电压段进行调节，以模拟不同类型的动力电池；

(3)保证测试负载可以将吸收的功率以单位功率因数输送到电网。

混合有源测试负载采用有功无功电流解耦控制，如图2所示。

进一步的，混合有源测试负载具体控制策略为：

以电网电压作为基准轴，将电网馈入电流进行ABC坐标轴到dq0坐标轴的变换。

对变换后电流的有功分量i_d以及无功分量i_q单独进行控制，电流有功分量的偏差Δi_d和无功分量的偏差Δi_q经过PI控制器，再经过dq0轴到ABC轴的坐标变换得到三相控制信号S_a、S_b、S_c，与三角载波比较产生相位相差120度的SPWM波，从而控制逆变电路工作。