用于多电平模块化变流器的动力电池变换器及其控制方法
专利汇可以提供用于多电平模块化变流器的动力电池变换器及其控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了 电能 应用技术领域内的一种用于多电平模 块 化变流器的动 力 电池 变换器及其控制方法，包括主 电路 、控制电路和上位机，主电路包括若干结构相同的双向直流斩波器、并联在双向直流斩波器的输出端的结构相同的半桥电路以及 母线 电容C5，主电路使多电平模块化变流器输出不同大小的 电压 ；控制电路控制每个双向直流斩波器的 输出电压 、电感 电流 和母线电容电压；上位机分析电池状态并将电池状态反馈给控制电路；本发明增大了母线电容电压的输出范围，不影响电路工作的同时实现电池状态的检测，提高电路的安全性和工作效率。，下面是用于多电平模块化变流器的动力电池变换器及其控制方法专利的具体信息内容。
1.一种用于多电平模块化变流器的动力电池变换器，其特征在于，包括主电路、控制电路和上位机，
所述主电路包括若干结构相同的双向直流斩波器、并联在双向直流斩波器的输出端的结构相同的半桥电路以及母线电容C5，所述主电路使多电平模块化变流器输出不同大小的电压；
所述控制电路控制每个双向直流斩波器的输出电压、电感电流和母线电容电压；
所述上位机分析电池状态并将电池状态反馈给控制电路；
所述半桥电路包括两个串联连接的功率开关管，半桥电路一包括功率开关管Q11和功率开关管Q12，功率开关管Q11的漏极与第一双向直流斩波器SM1的输出正极连接，功率开关管Q12的源极与第一双向直流斩波器SM1的输出负极连接；半桥电路二包括功率开关管Q21和功率开关管Q22，功率开关管Q21的漏极与第二双向直流斩波器SM2的输出正极连接，功率开关管Q22的源极与第二双向直流斩波器SM2的输出负极连接，功率开关管Q12的源极接在功率开关管Q21源极和功率开关管Q22的漏极之间的电极点；依次类推，半桥电路n-1包括功率开关管Q（n-1）1和功率开关管Q（n-1）2，功率开关管Q（n-1）1的漏极与第n-1双向直流斩波器SMn-1的输出正极连接，功率开关管Q（n-1）2的源极与第n-1双向直流斩波器SMn-1的输出负极连接，半桥电路n包括功率开关管Qn1和功率开关管Qn2，功率开关管Qn1的漏极与第n双向直流斩波器SMn的输出正极连接，功率开关管Qn2的源极与第n双向直流斩波器SMn的输出负极连接，所述功率开关管Q（n-1）2的源极接在功率开关管Qn1的源极和功率开关管Qn2的漏极之间的电极点；所述母线电容C3的一端接在功率开关管Q11的源极和功率开关管Q12的漏极之间的电极点，所述母线电容C3的另一端与第n双向直流斩波器SMn的输出负极连接；其中，n为双向直流斩波器的总个数。
2.根据权利要求1所述的用于多电平模块化变流器的动力电池变换器，其特征在于，所述单个双向直流斩波器包括第一电容C1、第一功率开关管Q1、第二功率开关管Q2、第一电感L1、第三功率开关管Q3、第四功率开关管Q4以及第二电容C2，所述第一电容C1并联在电池的两端，第一功率开关管Q1的漏极与电池的正极相接，第一功率开关管Q1的源极与第二功率开关管Q2的漏极连接，第二功率开关管Q2的源极与电池的负极相接，第一电感L1的一端接在第一功率开关管Q1的源极和第二功率开关管Q2的漏极之间的电极点，第三功率开关管Q3的源极与电池的负极连接，并作为双向直流斩波器的输出负极，第三功率开关管Q3的漏极与第四功率开关管Q4的源极连接，第四功率开关管Q4的漏极作为双向直流斩波器的输出正极，第二电容C2的一端接双向直流斩波器的输出正极，第二电容C2的另一端接双向直流斩波器的输出负极。
3.根据权利要求1或2所述的用于多电平模块化变流器的动力电池变换器，其特征在于，还包括数字信号处理器，所述数字信号处理器输入端连接有电感电流采样电路、电池电压采样电路、输出电压采样电路和母线电容电压采样电路，所述数字信号处理器输出端连接有第一功率开关管驱动电路、第二功率开关管驱动电路和第三功率开关管驱动电路。
4.根据权利要求3所述的用于多电平模块化变流器的动力电池变换器，其特征在于，所述电池电压采样电路包括由第一电阻R1、第二电阻R12、第三电阻R3组成的分压电路和滤波电容C10，滤波电容C10并联在第三电阻R3两端，所述电池电压采样电路的输入端A连接在电池的正极，所述电池电压采样电路的输出端VA-GND连接在数字信号处理器上，所述输出电压采样电路、母线电容电压采样电路和电池电压采样电路的原理相同。
5.根据权利要求3所述的用于多电平模块化变流器的动力电池变换器，其特征在于，所述电感电流采样电路与电感L串接在一起，电感电流采样电路包括霍尔传感器TBC25PS3.3和电阻R30，第一电感L1电流通入霍尔传感器TBC25PS3.3的5、6 脚，流出3、4脚，在1脚输出成比例的电压经过电阻R30的分压电路送至数字信号处理器的模数转换端口。
6.根据权利要求3所述的用于多电平模块化变流器的动力电池变换器，其特征在于，所述第一功率开关管驱动电路包括驱动芯片IR2101S、输入限流电阻R17、输入限流电阻R18、泵升电容C22、泵升二极管D1以及去耦电容C21，所述数字信号处理器与第一功率管驱动电路的两路信号输入端连接，所述第一功率开关管驱动电路的输出端分别与双向直流斩波器中的信号输入端d1、d2连接，所述第二功率开关管驱动电路、第三功率开关管驱动电路和第一功率开关管驱动电路相同。
7.一种动力电池变换器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一）PRBS的生成：系统上电，数字信号处理器中产生随机的二进制信号，将此信号加在数字信号处理器的PWM占空比上，使得电感电流在可控范围内随机变化；
步骤二）电池状态的检测：进入电池检测状态，控制电路控制动力电池变换器进入升压的工作模式，保证电感电流连续，对电感电流进行控制，对双向直流斩波器的输出电压限幅，将检测到的电感电流信号和电池电压信号经过模数转换后送入上位机，对电池进行频率特性分析，将频率特性分析与标准电池的频率特性分析的结果作比较，频率分析图一致，则认为电池正常，否则，更换电池，并返回步骤一执行；
步骤三）系统进入工作状态：电池正常，控制电路控制双向直流斩波器进入降压工作模式，控制电路控制双向直流斩波器的第四功率开关管Q4常通，第三功率开关管Q3常开，输出的PWM占空比信号控制第一功率开关管Q1和第二功率开关管Q2的通断。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，步骤二）中，对电感电流的控制和双向直流斩波器的输出电压限幅的方法具体为：对电感电流进行采样，与给定的电流参考值Iref进行比较，经数字信号处理器内的电流控制器进行运算，得出新的PWM占空比D1，同时，对双向直流斩波器的输出电压进行采样，与给定的输出电压参考值Vref进行比较，经过数字信号处理器内的电压控制器进行运算，得到新的PWM占空比D2，选取D1和D2中的较小值，将此值与PBRS信号相加后传输给动力电池变换器，从而使电感电流在可控范围内变换并双向直流斩波器的输出电压得到限幅。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，步骤三）中，控制动力电池变换器的输出电压和电感电流的方法，具体为：对双向直流斩波器的输出电压进行采样，与输出电压参考值V*作差，经过数字信号处理器的电压控制器的运算，得出电感电流参考值I*，将电感电流参考值I*与实际动力电池变换器中的电感电流作差，经过数字信号处理器的电流控制器的运算，得出新的PWM占空比，将该占空比输出给双向直流斩波器，从而控制动力电池变换器的输出电压和电感电流。
用于多电平模块化变流器的动力电池变换器及其控制方法
技术领域
背景技术
发明内容
依次类推，半桥电路n-1包括功率开关管Q（n-1）1和功率开关管Q（n-1）2，功率开关管Q（n-1）
1的漏极与第n-1双向直流斩波器SMn-1的输出正极连接，功率开关管Q（n-1）2的源极与第n-1双向直流斩波器SMn-1的输出负极连接，半桥电路n包括功率开关管Qn1和功率开关管Qn2，功率开关管Qn1的漏极与第n双向直流斩波器SMn的输出正极连接，功率开关管Qn2的源极与第n双向直流斩波器SMn的输出负极连接，所述功率开关管Q（n-1）2的源极接在功率开关管Qn1的源极和功率开关管Qn2的漏极之间的电极点；所述母线电容C3的一端接在功率开关管Q11的源极和功率开关管Q12的漏极之间的电极点，所述母线电容C3的另一端与第n双向直流斩波器SMn的输出负极连接；
具体实施方式
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