CCCV Battery Charger

Постоянно-текущее зарядное устройство батареи постоянного напряжения

  • Библиотека:
  • Simscape / Электрический / Специализированные Энергосистемы / Электроприводы / Дополнительные Источники

  • CCCV Battery Charger block

Описание

Блок CCCV Battery Charger реализует типовое зарядное устройство батареи динамической модели. Эта модель поддерживает трехфазный AC Уая или дельты, однофазный AC или вход напряжения постоянного тока. Модель также обеспечивает дополнительный вход температуры окружающей среды для зарядки компенсации температуры напряжения.

Рисунок показывает эквивалентную схему для блока CCCV Battery Charger.

Уравнения

Выходные характеристики

Выход, текущий из зарядного устройства батареи,

Iout=f1(Iout',kp,ki,kd,Ioutr%,foutir,t)=Iout'kikds2+kps+ki+Ioutr%100sin(2πfoutirt)

Переменные для выхода текущие и связанные уравнения:

  • Iout является выход текущая команда в A.

  • I'out является предварительно отфильтрованной текущей командой в A.

  • kp является пропорциональной составляющей фильтра ПИДа.

  • ki является интегральной составляющей фильтра ПИДа.

  • kd является усилением дифференциала фильтра ПИДа.

  • Ioutr% является пульсацией текущей производительности в %.

  • foutir является частотой пульсации текущей производительности в Гц.

  • t является временем в s.

  • ξ является фактором расхолаживания, который ограничивается значениями между 0 и 0.9.

  • ⍵n, частота радиана, в rad/s.

  • d% является перерегулированием в %.

  • ts является временем урегулирования в s.

  • ICC является предварительно отфильтрованной текущей отрегулированной текущей командой в A.

  • Ibulk является постоянной текущей командой в A.

  • ICV является отрегулированной текущей командой предварительно отфильтрованного напряжения в A.

  • V'out является командой напряжения, в V.

  • V'tc является командой напряжения, в V.

  • Vout является компенсированным воздействием напряжения температуры, в V.

  • Vout¯ измеренное выходное напряжение среднего значения, в V.

  • Ta является температурой окружающей среды в °C.

  • Tnom является номинальной температурой окружающей среды в °C.

  • Vtc является отношением компенсации напряжения, в V / ° C.

  • Vabs является напряжением поглощения, в V.

  • Vfloat является напряжением плавающим, в V.

  • P является выходной мощностью в W.

  • Iout¯ среднее значение, измеренное текущий выход, в A.

Усиления управления:

kd=1

kp=2ξωn

ki=ωn2

Фактор расхолаживания

ξ=ln(d%100)π2+ln(d%100)2

То, когда элемент управления выводом является текущим, отрегулировало частоту радиана,

ωn=log(0.02)tsξ

То, когда элемент управления выводом является напряжением, отрегулировало частоту радиана,

ωn=log(0.001)ξ

Предварительно отфильтрованная текущая команда, I'out, обеспечивается или от предварительно отфильтрованной текущей отрегулированной текущей команды, ICC, или от предварительно отфильтрованного напряжения отрегулировал текущую команду, ICV. Графики показывают различные заряженные фазы цикла.

Если Output control mode установлен в Constant Current only (CC) или Constant Current - Constant Voltage (CCCV) и Vout ниже, чем Float voltage или Absorption voltage, в то время как Absorption end condition не соответствуют

Iout'=ICC=Ibulk

Если Output control mode установлен в Constant Current only (CC) или Constant Current - Constant Voltage (CCCV) и Vout равен Float voltage или Absorption voltage, в то время как Absorption end condition не соответствуют

Iout'=ICV=(Vout'+Vtc')IoutVout¯

Когда опция Enable absorption phase выбрана и переключатели зарядного устройства батареи от постоянного тока до постоянного управления напряжением, если Absorption end condition не соответствуют, компенсация напряжения температуры окружающей среды, V'tc задан как

Vtc'=(TaTnom)Vtc

В противном случае, компенсация напряжения температуры окружающей среды, V'tc задан как

Vtc'=0

Когда опция Enable absorption phase выбрана и переключатели зарядного устройства батареи от постоянного тока до постоянного управления напряжением, если Absorption end condition не соответствуют, компенсация напряжения температуры окружающей среды, V'out задан как

Vout'=Vabs

В противном случае, компенсация напряжения температуры окружающей среды, V'out задан как

Vout'=Vfloat

Выходная мощность задана как

P=Vout¯Iout¯

Введите характеристики

Вход, текущий из зарядного устройства батареи,

Iin=f2(P',feff(P'),fTHD(P'),fPF(P'),fHARMS)

Переменные для входа текущие и связанные уравнения:

  • Iin является входом текущая команда в A.

  • P' является нормированной выходной мощностью.

  • P является выходной мощностью в W.

  • Pnom является номинальной выходной мощностью в W.

  • I'n является нормированной гармонической амплитудой.

  • fin является частотой входного напряжения в Гц.

  • fn является гармонической частотой в Гц.

  • t является временем в s.

  • VinA является входным напряжением, задержанным пятым из его периода, в V.

  • Vin является входным напряжением фазы задержанный пятым из ее периода, в V.

  • Iinr% является входом текущая пульсация в %.

  • finir является входом текущая частота пульсации в Гц.

  • θVin является углом входного напряжения в рад.

  • θVinA является углом входного напряжения фазы A в рад.

P'=PPnom

Где, feff, полиномиальная функция после параметров Charger efficiency и Efficiency usage factor. Этот полиномиальный порядок является половиной количества вводимых пар данных. Для входных значений, P', между 0 и 1, полином должен возвращаемые значения между 0 и 1. В противном случае полиномиальный порядок уменьшается, пока это условие не соблюдают. Если порядок достигнет 0, выход останется постоянным для среднего значения набора данных.

Где, fTHD, полиномиальная функция после параметров Total harmonic distortion и THD usage factor. Этот полиномиальный порядок является половиной количества вводимых пар данных. Для входных значений, P', между 0 и 1, полином должен возвращаемые значения между 0 и 1. В противном случае полиномиальный порядок уменьшается, пока это условие не соблюдают. Если порядок достигнет 0, выход останется постоянным для среднего значения набора данных.

Где, fPF, полиномиальная функция после параметров Power factor и PF usage facto r. Этот полиномиальный порядок является половиной количества вводимых пар данных. Для входных значений, P', между 0 и 1, полином должен возвращаемые значения между 0 и 1. В противном случае полиномиальный порядок уменьшается, пока это условие не соблюдают. Если порядок достигнет 0, выход останется постоянным для среднего значения набора данных.

Где, fHARMS, сумма синусоид, заданных параметрами Harmonics amplitude и Harmonics frequency после выражения

fHARMS=In'sin(2πfinfnt)

Когда параметр Type устанавливается на DC,

Iin=P'feffVin+Iin_r%sin(2πfinirt)

Когда параметр Type устанавливается на 1-phase AC ,

Iin=2P'fefffPFVin(fTHDfHARMS+sin(θVinacos(fPF)))

Когда параметр Type устанавливается на 3-phase AC (wye) :

IinA=2P'3fefffPFVinA(fTHDfHARMS+sin(θVinAacos(fPF)))

IinB=2P'3fefffPFVinA(fTHDfHARMS+sin(θVinAacos(fPF)+13fin))

IinC=2P'3fefffPFVinA(fTHDfHARMS+sin(θVinAacos(fPF)+23fin))

Когда параметр Type устанавливается на 3-phase AC (delta) :

IinA=2P'3fefffPFVinA(13fTHDfHARMS'+13sin(θVinA+π6acos(fPF)))

IinB=2P'3fefffPFVinA(13fTHDfHARMS''+13sin(θVinA+π6acos(fPF)+13fin))

Где:

fTHDfHARMS'=fTHDfHARMS(ωt)fTHDfHARMS(ωt+13fin)

fTHDfHARMS''=fTHDfHARMS(ωt+13fin)fTHDfHARMS(ωt+23fin)

Допущения и ограничения

Предположения модели

  • Выходная загрузка состоит из соответственно размерной батареи.

  • Трехфазные альтернативные текущие входные параметры балансируются, синхронизируются, и без дрожания.

  • Температура окружающей среды не влияет на параметры зарядного устройства.

Ограничения

  • Выходная мощность независима от входной мощности.

Порты

Входной параметр

развернуть все

Температура окружающей среды предоставляется модели. Чтобы включить этот порт, установите флажок Simulate voltage compensation.

Сигнал, который задает текущий порог.

Этот порт отображается только, когда параметр Dynamic input thresholds выбран, и когда параметр Output control mode устанавливается на Constant Current - Constant Voltage или к Constant Current только.

Сигнал, который задает порог напряжения.

Этот порт отображается только, когда параметр Dynamic input thresholds выбран, и когда параметр Output control mode устанавливается на Constant Current - Constant Voltage или к Constant Voltage только.

Вывод

развернуть все

Simulink® выход блока, заданного как вектор, содержащий восемь сигналов. Можно демультиплексировать эти сигналы при помощи блока Bus Selector из Библиотеки Simulink.

СигналОпределениеМодули
Входное напряжениеВходное напряжение зарядного устройства батареиV
Введите текущийТекущий вход зарядного устройства батареиA
Выходное напряжениеВыходное напряжение зарядного устройства батареиV
Выведите текущийТекущий выход зарядного устройства батареиA
Выведите А-ч

Выход Ah зарядного устройства батареи. Ah вычисляется как:

Ah=Iout¯ts3600(n)+Ah(n1)

А-ч
Выведите kWh

Выход kWh зарядного устройства батареи

kWh=VoutIout¯ts3600(n)+Ah(n1)

kWh
Предел напряженияПредел выходного напряжения зарядного устройства батареиV
Текущий пределВыход зарядного устройства батареи текущий пределA

Сохранение

развернуть все

A- напряжение фазы.

B- напряжение фазы.

C- напряжение фазы.

Положительное напряжение постоянного тока.

Отрицательное напряжение постоянного тока.

Параметры

развернуть все

Общий

Параметр содержит список двух предопределенных зарядных устройств батареи. Параметры в блоке CCCV Battery Charger не включены, когда предварительная установка выбрана.

Номинальная степень, Pnom, зарядного устройства батареи в W. Номинальная степень используется для нормированных параметров Charger efficiency, Total harmonic distortion и Power factor. Этот параметр должен быть больше или равным продукту Bulk current и Float voltage или Absorption voltage, если Enable absorption phase выбран.

Входной параметр

Тип входного напряжения:

  • 3-phases AC (wye)A, B и порты C становятся видимыми, чтобы подать сбалансированное трехфазное питание переменного тока.

  • 3-phases AC (delta)A, B и порты C становятся видимыми, чтобы подать сбалансированное трехфазное питание переменного тока.

  • 1-phases AC — Порты A и B становятся видимыми, чтобы подать сбалансированное однофазное питание переменного тока.

  • DC — Порты + и - становятся видимыми, чтобы подать питание постоянного тока.

Опция, чтобы включить доступ к нейтральной связи внешне через порт N. В противном случае нейтральное внутренне соединяется.

Зависимости

Эта опция включена, когда Type установлен в 3-phases AC (wye).

Эффективное напряжение, Veff, входной мощности зарядного устройства батареи в V. Когда Type является любой 3-phases AC (wye) или 3-phases AC (delta), эффективное напряжение должно RMS линейное напряжение.

Частота, fin, входной мощности зарядного устройства батареи в Гц.

Зависимости

Этот параметр доступен, когда Type установлен в 3-phases AC (wye), 3-phases AC (delta), или 1-phase AC.

Текущая пульсация, I(inr%), текущего входа зарядного устройства батареи.

Зависимости

Этот параметр доступен, когда Type установлен в DC (wye).

Частота пульсации текущего входа зарядного устройства батареи.

Зависимости

Этот параметр доступен, когда Type установлен в DC (wye).

Plot Curves — Щелкните, чтобы построить входной параметр и ввести текущие кривые гармоник для зарядного устройства батареи.

Опция, чтобы симулировать КПД.

Зависимости

Когда этот параметр выбран, параметры, Charger efficiency и Efficiency usage factor становятся видимыми. В противном случае коэффициент полезного действия зарядного устройства батареи установлен в постоянное значение 1.

Коэффициент полезного действия, ηy, зарядного устройства батареи. Этот параметр используется с Efficiency usage factor, чтобы аппроксимировать полиномиальную функцию, соответствующую полному КПД области значений операции, нормированному на Nominal Power.

Фактор использования КПД зарядного устройства батареи. Этот параметр используется с Charger efficiency, чтобы аппроксимировать полиномиальную функцию, соответствующую полному КПД области значений операции, нормированному на Nominal Power.

Опция симуляции общего гармонического искажения (THD).

Зависимости

Когда этот параметр выбран, параметры Total harmonic distortion, THD usage factor, Harmonics amplitude, и Harmonics frequency становится видимым. В противном случае зарядное устройство батареи THD factor установлено в постоянное значение 0.

Общий гармонический коэффициент искажения, THDy, зарядного устройства батареи. Этот параметр используется с THD usage factor (pu), чтобы аппроксимировать полиномиальную функцию, соответствующую полной области значений операции THD, нормированный на Nominal Power.

Общий гармонический фактор использования искажения, THDy, зарядного устройства батареи. Этот параметр используется с Total harmonic distortion [0-1], чтобы аппроксимировать полиномиальную функцию, соответствующую полной области значений операции THD, нормированный на Nominal Power.

Амплитуда гармоник, In, входа зарядного устройства батареи, текущего в A. Этот параметр используется с частотой Гармоник, чтобы сгенерировать вход зарядного устройства батареи текущая подпись гармоник. Амплитудные значения параметра гармоник нормированы к 1 использование этого:

In'=InIn2

Зависимости

Этот параметр доступен, когда Type установлен в 3-phases AC (wye), 3-phases AC (delta), или 1-phase AC.

Частота гармоник, fn, входа зарядного устройства батареи, текущего во множителях n Частоты. Этот параметр используется с амплитудой Гармоник, чтобы сгенерировать вход зарядного устройства батареи текущая подпись гармоник.

Зависимости

Этот параметр доступен, когда Type является любой 3-phases AC (wye), 3-phases AC (delta), или 1-phase AC.

Опция, чтобы симулировать коэффициент мощности. В противном случае PF зарядного устройства батареи установлен в константу, равную 1.

Зависимости

Этот параметр доступен, когда Type установлен в 3-phases AC (wye), 3-phases AC (delta), или 1-phase AC. Когда этот параметр выбран, параметры, Power factor и PF usage factor становятся видимыми.

Общий гармонический коэффициент искажения, или коэффициент мощности, PFy, зарядного устройства батареи. Этот параметр используется с PF usage factor, чтобы аппроксимировать полиномиальную функцию, соответствующую полному PF области значений операции, нормированному на Nominal Power.

Зависимости

Этот параметр доступен, когда Type установлен в 3-phases AC (wye), 3-phases AC (delta), или 1-phase AC.

PF usage factor, PFy, зарядного устройства батареи. Этот параметр используется с Power factor, чтобы аппроксимировать полиномиальную функцию, соответствующую полному PF области значений операции, нормированному на Nominal Power

Зарядка режима

Методы для элемента управления выводом:

  • Constant Current - Constant Voltage (CCCV) — Этот заряженный режим регулирует выходной ток и напряжение.

  • Constant Current only (CC) — Этот заряженный режим регулирует текущий выход.

  • Constant Voltage only (CV) — Этот заряженный режим регулирует выходное напряжение.

Зависимости

Различные варианты отсоединяют различные параметры.

Опция, чтобы включить динамический доступ к текущему выходу и пороги напряжения. В противном случае эти пороги устанавливаются withBulk current и Float voltage или Absorption voltage.

Зависимости

CC или входные порты CV становятся видимыми, чтобы предоставить текущие пороги и пороги напряжения в зависимости от выбранного Output control mode.

Объемный ток, Ibulk, максимума зарядного устройства батареи выводят текущий в A. В то время как выходное напряжение ниже, чем Float voltage или Absorption voltage, зарядное устройство батареи ограничивает выход, текущий, чтобы обеспечить постоянный ток.

Зависимости

Этот параметр доступен, когда Output control mode является любой Constant Current - Constant Voltage (CCCV) или Constant Current only (CC).

Напряжение плавающее, Vfloat, зарядного устройства батареи установившееся выходное напряжение в V. Когда выходное напряжение достигает этого значения, зарядное устройство батареи сокращает выход, текущий, чтобы обеспечить постоянное напряжение.

Зависимости

Этот параметр доступен, когда Output control mode является любой Constant Current - Constant Voltage (CCCV) или Constant Voltage only (CV).

Опция, чтобы включить фазу поглощения зарядки аккумулятора. Заряжающаяся фаза позволяет зарядному устройству батареи обеспечивать более высокий Absorption voltage, чем Float voltage для заданного Absorption end condition при переключении от постоянного тока до постоянной зарядки напряжения.

Зависимости

Этот параметр доступен, когда Output control mode является Constant Current - Constant Voltage (CCCV) и Dynamic input thresholds очищен.

Напряжение поглощения, Vabs, напряжения перехода зарядного устройства батареи при переключении от постоянного тока до постоянной зарядки напряжения. Напряжение поглощения зарядного устройства батареи будет обеспечено, в то время как Absorption end condition не соответствуют. Этот параметр должен быть больше напряжения плавающего.

Зависимости

Этот параметр доступен, когда Enable absorption phase выбран.

Выберите между двумя граничными условиями поглощения:

  • Time based — Это граничное условие требует заданного Absorption time при поддержании Absorption voltage прежде, чем понизить выходное напряжение зарядного устройства батареи к Float voltage.

  • Current based — Это граничное условие требует заданного Absorption current при поддержании Absorption voltage прежде, чем понизить выходное напряжение зарядного устройства батареи к Float voltage.

Зависимости

Этот параметр доступен, когда Enable absorption phase выбран.

Время поглощения, tabs, основанного на времени граничного условия фазы поглощения в s. Когда Absorption voltage был обеспечен в течение требуемого времени, выходное напряжение понижено к Float voltage.

Зависимости

Этот параметр доступен, когда Absorption end condition является Time based.

Текущее поглощение, Iabs%, текущего граничного условия фазы поглощения в %. Когда выход текущие пределы заданный процент Bulk current, выходное напряжение понижается от Absorption voltage до Float voltage. Этот параметр доступен, когда Absorption end condition является Current based.

Зависимости

Этот параметр доступен, когда Absorption end condition является Current based.

Plot Curves — Щелкните, чтобы построить входной параметр и ввести текущие кривые гармоник для зарядного устройства батареи.

Вывод

Выходная пульсация, Ioutr%, зарядного устройства батареи, текущего заданный как %.

foutir

Частота пульсации, foutir, зарядного устройства батареи выход, текущий в Гц.

Перерегулирование, d%, элемента управления выводом зарядного устройства батареи, динамического в %. Этот параметр применяется к Bulk current, Float voltage и Absorption voltage в зависимости от заряжающейся фазы.

Время урегулирования, ts, в который элемент управления выводом зарядного устройства батареи динамические пределы 2% его установившегося значения в s. Этот параметр применяется к Объемному текущему, напряжению Плавающему и напряжению Поглощения в зависимости от заряжающейся фазы.

Зависимости

Опция, чтобы включить компенсацию температуры выходного напряжения. Когда включено, Float voltage и Absorption voltage будут варьироваться в зависимости от температуры окружающей среды, Voltage compensation и Nominal temperature.

Компенсация напряжения, Vtc, зарядного устройства батареи выход в V / ° C.

Зависимости

Этот параметр доступен, когда Симулировать компенсация напряжения выбрана.

Номинальная температура, Tnom, необходимой батареи пускают в ход напряжение в °C.

Зависимости

Этот параметр доступен, когда Simulate voltage compensation выбран.

Ссылки

[1] Справьтесь, R.C., и Ы. Подражанский. Искусство Зарядки аккумулятора. Proc. 14-я Ежегодная Конференция по Батарее по Приложениям и Усовершенствованиям, стр 233-235. Лонг-Бич, CA: 1999.

[2] Dubey, A., Santoso, S. и M.P. Облако. Модель среднего значения зарядных устройств электромобиля. Транзакции IEEE на издании 4 интеллектуальной сети № 3. Стр 1549-1557. Аргонн, IL: степень IEEE & энергетическое общество, 2013.

[3] Элиас, M., Ни, K. и А. Ароф. Проект Умного Зарядного устройства для Серийных литий-ионных аккумуляторов. Продолжения от Международной конференции IEEE по вопросам Силовой электроники и Систем приводов, стр 1485-1490. Куала-Лумпур: ПЛЕТЕНЫЕ КОРЗИНКИ, 2005.

[4] Хусейн A.A.-H., и я. Batarseh. Анализ взимания алгоритмов для никеля и зарядных устройств батареи Lithium. Транзакции IEEE на автомобильной технологии. Сендай, Япония: IEEE автомобильное технологическое общество, 2011.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Введенный в R2019a
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте