新型EPS工作过程分析
新型EPS的功能应该满足传统EPS的功能和蓄电池的充电要求。这里所说的蓄电池是指阀控铅酸蓄电池。蓄电池理想充电电流是指数下降的。一般情况下,蓄电池的充电过程可分恒流充电,恒压充电和浮充三个过程。当市电异常时,蓄电池放电给负载供电,PWM整流器进入逆变放电状态,即无源逆变过程。
蓄电池在使用过程中,容量是不断下降的,当电池容量衰减至初始值的80%时,进入快速失效期,容量衰减加快,普遍认为容量低于初始值的80%的蓄电池为失效电池。所以电池容量检测是至关重要的。根据PWM整流器能量双向传输的X点,可以采用放电法进行容量检测,并把所放出来的电放回电网,既安全,又高效。具体的过程是这样的:
当系统工作过程转入容量检测过程后,控制放电电流为一恒定负值I*(充电方向为正)。此时,蓄电池作为电源,电网作
为负载,PWM整流器工作在有源逆变状态。当电流稳定到给定值I*后,开始计时。同时,循环检测各单节电池电压,有任一个单节电池电压低于规定值时,放电完毕,读取放电时间T。那么电池容量就是I*·T(安时)。当测量完成后,马上对蓄电池进行充电,减少电网突然断电的危险性。
可见,新型EPS的工作过程可分为5种:恒流充电过程、恒压充电过程、浮充过程、无源逆变过程和有源逆变过程。其中恒压充电过程与浮充过程的控制方案是相同的,电压给定值不同;恒流充电过程与有源逆变过程的控制方案也是相同的,他们X大区别是电流给定值相反,大小也不相同;无源逆变过程则是一般的电池逆变过程,只要控制输出电压的频率和幅值。
1. 工作过程仿真分析
根据新型EPS五个工作过程的特点,简要阐述各个过程的控制方案。利用Matlab的Simulink强大的仿真能力,对各个工作过程进行仿真,给出PWM整流器直流侧与交流侧的电压/电流仿真波形图,并进行简单分析。
2. 恒压充电与浮充仿真分析
恒压充电与浮充的控制系统采用双环结构,即电流内环和电压外环,电压外环采用PI凋节,使蓄电池的端电压跟踪给定电压值。内环采用P调节,进行电流正弦波和高功率因数控制。
蓄电池在充电过程中,对电网来说,蓄电池是一个负载,高功率闪数控制时,PWM整流器网侧电流跟踪电压信号。从图3和图4中可以看出,蓄电池充电初期,电流幅值较大,当t=0.1 s时。电流幅值减少,蓄电池端电压达到稳态值;当蓄电池由恒压充电到浮充电(电压稍降)时,蓄电池有短暂的放电过程,即t=0.25 s处电流与电压反相;蓄电池进入浮充状态后,充电电流明显降低