[发明专利]一种单相不间断电源电路及其充放电控制方法

权利要求书

1.一种单相不间断电源电路，其特征在于，包括可控整流模块、蓄电池充放电模块和逆变稳压模块；

所述可控整流模块包括电源输入端，所述电源输入端连接至整流电路，所述整流电路包括第一上桥臂开关管和第一下桥臂开关管，所述第一上桥臂开关管的发射极、所述第一下桥臂开关管的集电极相接后连接所述电源输入端；所述第一上桥臂开关管和所述第一下桥臂开关管的基极不接；

所述蓄电池充放电模块包括蓄电池、第二上桥臂开关管和第二下桥臂开关管；所述第二上桥臂开关管的发射极、所述第二下桥臂开关管的集电极相接后连接至所述蓄电池的一极；所述第二上桥臂开关管和所述第二下桥臂开关管的基极不接；

所述逆变稳压模块包括第三上桥臂开关管和第三下桥臂开关管；所述第三上桥臂开关管的发射极、所述第三下桥臂开关管的集电极相接后连接电源输出端；所述第三上桥臂开关管和所述第三下桥臂开关管的基极不接；

还包括滤波电容，所述滤波电容的一端、所述第一上桥臂开关管的基极、所述第二上桥臂开关管的基极和所述第三上桥臂开关管的基极连接；所述第一下桥臂开关管的发射极、所述滤波电容的另一端、所述第二下桥臂开关管的发射极、所述蓄电池的另一极、所述第三下桥臂开关管的发射极连接。

2.根据权利要求1所述的单相不间断电源电路，其特征在于，所述可控整流模块还包括串联的第一电阻和第一电感，所述第一电阻一端连接电源输入端，所述第一电阻的另一端连接第一电感，所述第一电感、所述第一上桥臂开关管的发射极、所述第一下桥臂开关管的集电极连接。

3.根据权利要求1所述的单相不间断电源电路，其特征在于，所述蓄电池充放电模块还包括第二电感，所述第二电感的一端连接所述蓄电池的一极，所述第二电感的另一端连接至所述第二上桥臂开关管的发射极、所述第二下桥臂开关管的集电极。

4.根据权利要求1所述的单相不间断电源电路，其特征在于，所述逆变稳压模块还包括第三电感和接地电容，所述第三电感的一端连接所述第三上桥臂开关管的发射极、所述第三下桥臂开关管的集电极，所述第三电感的另一端连接电源输出端，所述电源输出端通过接地电容接地。

5.一种根据权利要求1至4任一所述的单相不间断电源电路的充放电控制方法，其特征在于，包括：

步骤S1、采集k时刻的直流母线电压V_dc(k)、蓄电池电压V_b(k)、储电池充放电电流I_b(k)，其中，直流母线电压V_dc(k)为滤波电容两端电压；

步骤S2、基于第二上桥臂开关管和第二下桥臂开关管的占空比、直流母线电压V_dc(k)、蓄电池电压V_b(k)确定蓄电池充放电模块的电压方程；

步骤S3、对所述蓄电池充放电模块的电压方程进行一阶欧拉离散处理，预测k+1时刻的充放电电流I_b(k+1)；

步骤S4、令给充放电电流参考值等于k+1时刻的充放电电流I_b(k+1)，对直流母线电压和蓄电池电压进行基于PID控制器的闭环控制，以基于k+1时刻的充放电电流I_b(k+1)、采集k时刻的直流母线电压V_dc(k)、蓄电池电压V_b(k)、储电池充放电电流I_b(k)，确定最优占空比，依据最优占空比值输出控制脉冲信号。

6.根据权利要求5所述的单相不间断电源电路的充放电控制方法，其特征在于，所述步骤S2中，蓄电池充放电模块的电压方程为：

上式中，D为第二上桥臂开关管和第二下桥臂开关管的占空比，取值在0～1范围内；T_on为第二上桥臂开关管开通且第二下桥臂开关管关断持续时间，T_off为第二上桥臂开关管关断且第二下桥臂开关管开通持续时间；V_dc为直流母线电压，V_b为蓄电池电压，I_b为蓄电池充放电电流；L₂为蓄电池与所述第二上桥臂开关管的发射极、所述第二下桥臂开关管的集电极之间的第二电感的电感值。