組合混聯(lián)式充電電源及其功率均分策略研究

圖7為均流環(huán)校正前后波特圖。系統(tǒng)被控對象的波特圖如圖7中虛線所示。由圖可知，系統(tǒng)存在較大的穩(wěn)態(tài)誤差，且響應速度較慢，需設計校正環(huán)節(jié)。為了盡量減小均流環(huán)對先前設計好的電壓環(huán)的影響，同時由于對均流環(huán)一般動態(tài)響應要求不高，取電流環(huán)穿越頻率ωc’=12．6 rad·s-1。為滿足電流環(huán)對直流母線低頻干擾的抑制，PI校正環(huán)節(jié)的轉折頻率ωm’=126 rad·s-1，則有：

代入已知參數(shù)，得Kp2=0.0857，Ki2=37.28，有：

由圖7中實線可知，均流環(huán)的穿越頻率為43．7 rad·-1，兩環(huán)之間不會相互影響。相位裕度為94．5°。說明均流環(huán)是穩(wěn)定的。

串聯(lián)為并聯(lián)的對偶問題，其均壓策略與并聯(lián)均流策略相同。采用與均流控制器相同的設計方法可獲得均壓控制器，其電流和均壓補償器分別為：


4 實驗結果
該系統(tǒng)采用狀態(tài)總線對串并混聯(lián)各模塊的運行狀態(tài)進行同步。充電電源采用電壓緩起，當輸出電壓達到蓄電池初始端電壓時，系統(tǒng)對蓄電池進行充電電流緩起，電流升至設定值后進行恒流充電。當系統(tǒng)檢測到輸出電壓達到設定的充電截止電壓時，狀態(tài)總線強制各模塊同步轉為恒壓充電。在恒流充電過程中，均壓控制器對兩組串聯(lián)模塊進行均壓控制；在恒壓充電過程中，均流控制器對各并聯(lián)支路進行均流控制，從而保證在充電過程中各充電電源模塊功率均分。

圖8示出四模塊串并混聯(lián)充電電源帶電池負載的輸出電流和輸出電壓穩(wěn)態(tài)波形。由圖8a可知，兩并聯(lián)支路輸出電流大小分別為16．1 A和15．5 A，電流不平衡度為3．8％；由圖8b可知，串聯(lián)模塊輸出電壓大小分別為43．6 V和42 V，電壓不平衡度為3．7％。

5 結論
在此提出一種基于串并混聯(lián)結構的充電電源。該系統(tǒng)采用了改進的移相全橋電路和外環(huán)控制加平均電流法的功率均分策略，從而保證了輸出功率在各模塊之間均衡分配。實驗結果證明了分析及設計的正確性，電流和電壓不平衡度均小于5％，滿足國家相關標準。