[发明专利]一种轨道交通用中压电池模拟器及其控制方法

权利要求书

1.一种轨道交通用中压电池模拟器，其特征在于，包括：线电压380V的市电交流电源、升压变压器、前级AC/DC多电平变换器、后级DC/DC多电平变换器和充放电模块，以及控制电路；

所述控制电路包括各种电压电流传感器、测量/保护电路、DSP/arm控制系统、IGBT驱动电路、上位机和BMS系统、交流电压电流采样模块、直流电压电流采样模块、电池模型；

所述市电交流电源通过升压变压器将交流电压等级提高为中压；

所述前级AC/DC多电平变换器通过DSP/arm控制系统实现中间直流电压的稳定，根据电池的充放电工况，进行输入电流的整流或者逆变；

所述后级DC/DC多电平变换器通过DSP/arm控制系统来模拟轨道交通电池的内阻和充放电特性。

2.根据权利要求1所述的电池模拟器，其特征在于，所述前级AC/DC多电平变换器为NPC型三电平AC/DC变换器，所述后级DC/DC多电平变换器为三电平全桥DC/DC多电平变换器。

3.根据权利要求1所述的电池模拟器，其特征在于，所述电池模型为锂离子电池模型。

4.一种根据权利要求1-3任一所述的电池模拟器的控制方法，包括以下步骤：

步骤1：将电池模型输入上位机，上位机通过can通信或RS485通信方式输入DSP/arm控制系统，交流电压电流和直流电压电流通过传感器采集和测量同样输入DSP/arm控制系统进行处理，其中，上位机和DSP/arm控制系统之间通过can通信或RS485通信方式相互信息交互；

步骤2：DSP/arm控制系统将处理后的电压、电流、温度、SOC:控制信息通过如can或RS485通信方式提供给车辆的BMS系统和上位机；

步骤3：通过前级AC/DC多电平变换器、后级DC/DC多电平变换器，产生PWM信号驱动IGBT，实现对轨道交通电池的模拟，检验充放电工况；

其中，上位机通过Labview进行显示相关信息，也将控制指令和操作指令下发给DSP/arm控制系统，控制电池模拟器的运行。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，步骤3中，所述前级AC/DC多电平变换器为NPC型三电平AC/DC变换器，所述后级DC/DC多电平变换器为三电平全桥DC/DC多电平变换器；所述电池模型为锂离子电池模型。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述前级AC/DC多电平变换器的控制过程为：市电三相交流电经过变压器升压，进入前级NPC型三电平AC/DC变换器整流成直流电，送入后级为三电平全桥DC/DC进行输出；交直流电压电流通过传感器采集后输入到测量保护电路，上位机设置电池模拟器的前级NPC型三电平AC/DC变换器的相关参数，并通过can/或RS485通信方式输入到DSP/arm控制系统进行处理，通过电压电流双闭环的控制方式输出PWM驱动IGBT开关管动作。

7.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述后级DC/DC多电平变换器的控制过程为：对后级DC/DC多电平变换器进行直流电压和直流电流的采样后，送入测量/保护电路，接着，输入DSP/arm控制系统进行处理，将电池模型的SOC状态、温度、内阻输入上位机，得出参考电压U_ref*，上位机将参考电压U_ref*和电池模拟器的相关控制参数通过can/或RS485通信方式输入到DSP/arm控制系统进行处理，通过电压电流双闭环的控制方式输出PWM驱动IGBT开关管动作。