[发明专利]一种基于升压变换器的可再生锂电池/超级电容器电流控制方法

摘要

本发明涉及一种基于升压变换器的可再生锂电池/超级电容器电流控制方法，包括：步骤1)：控制电路拓扑结构设计；步骤2)：开关S1和开关S2的占空比补偿值计算；步骤3)：混合控制方法设计；步骤4)：混合控制方法流程设计；步骤5)：仿真实验设计。本发明的有益效果是：本发明设计了一种适用于电动汽车能量管理系统的并联电流控制方法，电路电流简化为高负载电流。控制电路引入升压变换器，提高超级电容器的两端电压，实现分担负载电流和提高整体功率的目的。本发明提出电流混合控制方法，实现对升压变换器、开关S1和开关S2的协调控制，有效控制锂电池电流值。

主权项

1.一种基于升压变换器的可再生锂电池/超级电容器电流控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1：控制电路拓扑结构设计，设计拓扑结构1与拓扑结构2，调节锂电池电流到特定需求比例；步骤2：开关S1和开关S2的占空比补偿值计算，引入Lyapunov电压定义：式中，L和C分别为电路中的电感值和电容值，K为正常数，V₁为电感和电容的Lyapunov电压定义公式，V₂为锂电池的Lyapunov电压，公式(9)表示稳定性方程，公式(10)表示性能方程；推导V₁的时间域方程，得出：控制过程表示为状态调节过程，假定平衡状态为不变或缓慢变化，满足和同时，公式(11)在以下条件下保持稳定：v_ee_D1‑v_uc+R_uci_e＝0    (12)式中，为锂电池电流计算值i_be，即满足：将公式(14)代入公式(13)，得出，步骤3：混合控制方法设计，公式(20)至公式(22)为混合控制方法推导过程：式中，ξ为小正常数，η为大正常数，v_bat‑v＜‑ζ表示超级电容向锂电池充电，且ζ为小正常数；在公式(21)中：如果e_D2≥1，则i_b下降速度快于i_be，开关S2控制部分电路使i_b的下降速度减慢；如果e_D2＜0，则i_b非常小于i_be，开关S2必须全开，即D₂＝1；如果v_bat‑v＜0，则开关S2阻止电流流入；步骤4:混合控制方法流程设计，计算公式流程设计：根据公式(21)和公式(22)，v_e只有在激活S2开关时才可调节；控制算法模块包括占空比D₁补偿值模块C_ED1，占空比D₂补偿值模块C_ED2，占空比D₂模块C_D2和参数计算模块P；输入变量为直流电流值I_L，经过微分处理得到交流电流i_be，处理函数表示为δ，C_ED1输入量为i，v‑v_b，v_uc，I_L和i_be，输出量为占空比D₁的补偿值e_D1和电流误差值i_e，C_ED2输入量为i，e_D1，e_D2，i‑i_e，i_be和输出量为e_D2，C_D2输入量为e_D2和i‑i_e，输出量为占空比D₂；步骤5：仿真实验设计，通过仿真实验验证拓扑1、拓扑2控制电路结构的有效性；参数值定义如下：R_bat＝1Ω、R_uc＝0.1Ω、C＝10μF和L＝10mH，可再生锂电池和超级电容器的电压分别假设为v_bat＝200V和v_uc＝50V；超级电容器的电压远低于锂电池的电压，设计升压变换器，将电容器电压升高，从锂电池侧传递能量到负载侧。