[发明专利]基于有源半桥锂电池均衡器移相控制数字实现方法

说明书

本发明公开一种基于有源半桥锂电池均衡器的移相控制数字实现方法，包括锂电池单元电压检测与计算功能、电压判别与移相比计算功能以及确定驱动信号功能。现有有源半桥锂电池均衡器采用开环控制策略，开关频率低，均衡速度慢、体积与重量大，为克服这些缺点，根据有源半桥内锂电池单元的电压情况，提出各有源半桥输出电压移相控制策略，根据有源半桥锂电池单元电压与所有锂电池单元电压平均值的差值，确定有源半桥输出电压的移相比大小。引入移相控制的有源半桥锂电池均衡器可以在较高的开关频率下工作，降低了均衡器的体积与重量，加快了均衡速度。

技术领域

本发明涉及一种基于有源半桥锂电池均衡器的移相控制数字实现方法，属于电力电子变换器控制领域。

背景技术

近年来，锂电池在航空、航天、智能微电网储能系统、电动汽车动力锂电池等领域获得了广泛的应用。为获得足够高的电压与足够的容量，需要将锂电池单元串联成为锂电池包以后再使用。由于锂电池单元间特性存在差异，在多次充放电以后，各串联的锂电池单元出现荷电状态(SOC)以及电压不一致的情况，长期运行会出现过充电与过放电，对锂电池单元的寿命、容量以及安全将产生不利影响。SOC差异通常反映在单元电压存在差异，因此电压均衡功能是串联锂电池包必须具备的功能。

有源半桥锂电池均衡器是目前所有均衡器中拓扑最简化的，一个锂电池单元仅对应1个有源开关，整个均衡器仅需要1个多绕组变压器就可以实现所有锂电池单元的能量直接转移通道，使得均衡器的效率相对较高，成本较低。但目前该类均衡器采用的是占空比固定的开环控制，变压器各绕组之间的能量转移速度较慢，造成均衡速度极慢，且工作频率只有在很低的情况下运行效果方可接受，导致变压器体积与重量偏大，直接导致该类均衡器的市场竞争力较低。

因此，在有源半桥锂电池均衡器的基础上，采用适当的控制策略，在较高的工作频率下，不仅可以降低均衡器的重量与体积，而且还能实现锂电池之间较快的均衡速度，本方案由此产生。

发明内容

发明目的：针对有源半桥锂电池均衡器在开环控制时，仅在较低开关频率时才能取得较快的均衡速度的现象，进而引起均衡器体积与重量大的缺点，本发明提出基于有源半桥锂电池均衡器的移相控制数字实现方法，不仅提升了均衡器的工作频率，降低了均衡器的体积与重量，而且保证了均衡器的均衡速度。

技术方案：一种基于有源半桥锂电池均衡器的移相控制数字实现方法，该方法的实现基于有源半桥锂电池均衡器，所述有源半桥锂电池均衡器包括n个有源半桥变换器，一个具有n个绕组的变压器；第i(i＝1,2,…n)有源半桥变换器中包含2个被均衡器的锂电池单元B_i1与B_i2、2个开关管S_i1与S_i2；所述锂电池单元B_i1与B_i2的电压为U_Bi1与U_Bi2；该方法包括如下步骤：

S1.设i＝1；

S2.检测U_Bi1与U_Bi2；求第i有源半桥变换器中包含2个被均衡器的锂电池单元的电压和U_Bi＝U_Bi1+U_Bi2；累积求所有有源半桥变换器中锂电池单元的电压和U_Bs＝U_Bs+U_Bi，新得到的U_Bs会覆盖前一个U_Bs值；i＝i+1，新得到的i会覆盖前一个i值；判断i是否等于n+1，如果不是，则重新执行步骤S2，否则进入步骤S3；

S3.求所有有源半桥变换器中锂电池单元的电压和的平均值U_Ba＝U_Bs/n；执行i＝1；执行步骤S4；