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- 男
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3 精确脉冲控制
3．1 脉冲宽度控制
一个充电脉冲周期分为4个阶段，如图4所示。各阶段通过开关周期计数的方式进行计时，时间控制精度与整个装置开关频率相关。微控制器根据这4个阶段的判断信号，对脉冲宽度进行精确控制。其控制流程如图5所示。
脉冲充放电的脉冲幅值和宽度可以是固定值，也可以是蓄电池电压及温度的函数。这些脉冲幅值、宽度及函数关系式中的系数可通过串行通信接口RS232传入微控制器。与微控制器通信的设备可以是任意一台可进行RS232通信的电脑，也可以编写专门的后台软件来控制装置。
3．2 脉冲幅值控制
这里对短时间脉冲提出由代数运算获得蓄电池充放电电流给定值的滞环控制方法。使控制器对持续时间较短的充放电脉冲做出快速调节，保证短时间恒流充放电的电流稳定。其控制框图如图6所示。
首先根据式(1)确定占空比理论值为D0，实验所用样机充电模式下，Udc2参考值7 V，DC／DC变换电路高压侧直流电压为67 V，则可算出V1的初始占空比D01=0．1；按照放电功率为10 kW设计负载，编织电阻，风冷，使用IGBT进行投切，若Udc=65 V，I=150 A，则R=0．6 Ω，IGBT应使用200 A，则可算出此时V2的初始占空比D02=0．658。
将D01，D02作为V1，V2的占空比初始值，进行第一个开关周期的PWM控制，将反馈得到的电流误差△ein输入滞环模块，若△ein<1％io. ref则PI控制进行微调；若△eio>1％io.ref，则根据△eio直接计算D的变化量，累加到该开关周期的D上，达到快速调节D的目的．使io尽可能快地稳定在额定值并重置Dref，一旦△eio<1％io.ref，即进入PI控制，利用当前开关周期的Dref作为控制初始值。
当Buck／Boost变换器蓄电池侧充放电电流进入稳态时，即io=io.ref，uo=uo.ref，即IC=iL-io(充电)或iC=io-iL(放电)，见图2，3所示，电容电压维持不变；必须要求控制器根据io，io.ref的大小关系给D的变化量一个合适的值，取D=K(io-io.ref)。
在Buck电路中，K=1，若io<io.ref，应使ic=iL-io<0，对电容放电，即使电容电压降低，D减小；当io>io.ref时，需要D增加，取D=io-io.ref即可满足要求。
在Boost电路中，K=-1。若io<io.ref，应使iC=-iL+io>0，对电容充电，即使电容电压升高，D增大；当io>io.ref时，需D减小，取D=-(io-io.ref)即可满足要求。
4 实验结果
研制出一台容量为20 kVA的蓄电池脉冲充放电装置。具备恒流充电电流1 000 A，脉冲充电电流500 A，脉冲放电电流1 500 A的能力。其中，实验主电路参数：变压器变比8：1，容量20 kVA，三相初级线电压380 V，初级电流35A，DC／DC变换电路中C1=1 560μF；C2=275μF；L=1μH，开关频率fs=10 kHz。图7a示出充放电过程中蓄电池端电流波形，图7b示出一个持续时间为0．02 s的放电脉冲电流波形。由图可见，所采用的改进PI控电流输出，充放电电流平均值误差在0．5％～1％，放电脉冲纹波1％，充电脉冲纹波5％，充电脉冲纹波较大是由于样机充电电流输出侧未加入大电容滤波造成的，但并不影响整机的充电性能。
5 结论
提出一种基于DSP的蓄电池充放电脉冲发生电路，可对充放电脉冲的发生时间、幅值和宽度进行精确控制。并针对短时间脉冲的控制需要，提出了一种改进PI控制算法，使充电电流尽快稳定在参考值附近。对样机进行了实际充放电脉冲发生实验，测试了相关数据和波形，结果表明该蓄电池充放电装置工作正常，性能优异。 |
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