Зарядное устройство аккумулятора постоянного тока
Блок CCCV Battery Charger реализует генеративное зарядное устройство с динамической моделью. Эта модель поддерживает трехфазный wye или дельта переменного тока, однофазный AC или вход постоянного напряжения. Модель также предоставляет дополнительный вход температуры окружающей среды для компенсации температуры напряжения зарядки.
Рисунок показывает эквивалентную схему для блока CCCV Battery Charger.
Выходной ток зарядного устройства батареи
Переменные для выхода тока и связанных уравнений:
Iout - выходная команда тока, в А.
I'out - предварительно отфильтрованная команда тока, в А.
kp - ПИД фильтра пропорциональной составляющей.
ki - ПИД фильтра интегральной составляющей.
kd - дифференциальный коэффициент усиления ПИД фильтра.
Ioutr% - выходная пульсация тока, в%.
foutir - частота пульсации выхода тока, в Гц.
t время, в с.
ξ - коэффициент демпфирования, который ограничивается значениями между 0
и 0.9
.
⍵n - радианская частота, в рад/с.
d% - перерегулирование, в%.
ts - время урегулирования, в с.
ICC - предварительно отфильтрованная команда тока, регулируемая током, в А.
Ibulk - команда постоянного тока, в А.
ICV - предварительно отфильтрованная команда тока, регулируемая напряжением, в А.
V'out - команда напряжения, в В.
V'tc - команда напряжения, в В.
Vout - эффект напряжения, компенсируемого температурой, в В.
- среднее измеренное выходное напряжение, в В.
Ta - температура окружающей среды, ° C.
Tnom - номинальная температура окружающей среды, в ° C.
Vtc - коэффициент компенсации напряжения в В/° С.
Vabs - напряжение поглощения, в В.
Vfloat - поплавковое напряжение, в В.
P - выходная степень, в W.
- средний измеренный выходной ток, в А.
Коэффициенты усиления управления:
Коэффициент демпфирования
Когда управление выхода регулируется током, радианская частота
Когда управление выхода регулируется напряжением, радианская частота
Предварительно отфильтрованная команда тока, I'out, обеспечивается либо от предварительно отфильтрованной команды тока, ICC, либо от предварительно отфильтрованной команды тока, ICV. На графиках показаны различные фазы цикла зарядки.
Если для Output control mode задано значение Constant Current only (CC)
или Constant Current - Constant Voltage (CCCV)
и Vout ниже Float voltage или Absorption voltage, в то время как Absorption end condition не соблюдается
Если для Output control mode задано значение Constant Current only (CC)
или Constant Current - Constant Voltage (CCCV)
и Vout равно Float voltage или Absorption voltage, в то время как Absorption end condition не соблюдается
Когда выбрана опция Enable absorption phase , и зарядное устройство батареи переключается с постоянного тока на постоянное управление напряжением, если Absorption end condition не достигается, компенсация напряжения окружающей температуры, V'tc определяется как
В противном случае компенсация напряжения окружающей температуры, V'tc определяется как
Когда выбрана опция Enable absorption phase , и зарядное устройство батареи переключается с постоянного тока на постоянное управление напряжением, если Absorption end condition не достигается, компенсация напряжения окружающей температуры, V'out определяется как
В противном случае компенсация напряжения окружающей температуры, V'out определяется как
Выходная степень определяется как
Входной ток зарядного устройства батареи
Переменные для входа тока и связанных уравнений:
Iin - входная команда тока, в А.
P' - нормированная выходная степень.
P является выходом степени в W.
Pnom - номинальная выходная степень, в W.
I'n - нормированная гармоническая амплитуда.
fin - входная частота напряжения, в Гц.
fn - гармоническая частота, в Гц.
t время, в с.
VinA - входное напряжение, задержанное на пятую часть своего периода, в В.
Vin - вход напряжение фазы A, задержанное на пятую часть своего периода, в В.
Iinr% - вход тока, в%.
finir - входная частота пульсации тока, в Гц.
θVin - вход напряжения, в рад.
θVinA - входной угол напряжения фазы A, в рад.
Где, feff, является полиномиальной функцией, следующей за параметрами Charger efficiency и Efficiency usage factor. Этот полиномиальный порядок составляет половину от количества введенных пар данных. Для входных значений, P', между 0 и 1, полином должен вернуть значения между 0 и 1. В противном случае полиномиальный порядок уменьшается до тех пор, пока это условие не будет выполнено. Если порядок достигает 0, выход останется постоянным для среднего значения набора данных.
Где, fTHD, является полиномиальной функцией, следующей за параметрами Total harmonic distortion и THD usage factor. Этот полиномиальный порядок составляет половину от количества введенных пар данных. Для входных значений, P', между 0 и 1, полином должен вернуть значения между 0 и 1. В противном случае полиномиальный порядок уменьшается до тех пор, пока это условие не будет выполнено. Если порядок достигает 0, выход останется постоянным для среднего значения набора данных.
Где, fPF, является полиномиальной функцией, следующей параметрам Power factor и PF usage facto r. Этот полиномиальный порядок составляет половину от количества введенных пар данных. Для входных значений, P', между 0 и 1, полином должен вернуть значения между 0 и 1. В противном случае полиномиальный порядок уменьшается до тех пор, пока это условие не будет выполнено. Если порядок достигает 0, выход останется постоянным для среднего значения набора данных.
Где, fHARMS, - сумма синусоид, заданная с параметрами Harmonics amplitude и Harmonics frequency следуя выражению
Когда параметр Type установлен в DC
,
Когда параметр Type установлен в 1-phase AC
,
Когда параметр Type установлен в 3-phase AC (wye)
:
Когда параметр Type установлен в 3-phase AC (delta)
:
Где:
Допущения модели
Выходная нагрузка состоит из батареи адекватного размера.
Трехфазные альтернативные входы тока сбалансированы, синхронизированы и без дрожания.
Температура окружающей среды не влияет на параметры зарядного устройства.
Ограничения
Выход степени независим от входа степени.
[1] Cope, R.C., and Y. Podrazhansky. Искусство зарядки батареи. 14-я ежегодная конференция батарей по применению и усовершенствованиям, стр. 233-235. Лонг Бич, Калифорния: 1999.
[2] Dubey, A., Santoso, S. и M.P. Cloud. Модель электрических Транспортных средств зарядных устройств средней ценности. Транзакции IEEE на смарт-сетке, том 4, № 3. Стр. 1549-1557. Argonne, IL: IEEE Power & Energy Society, 2013.
[3] Элиас, М., Нор, К., и А. Ароф. Проект умного зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов серии. Материалы Международной конференции IEEE по степени и приводным системам, стр. 1485-1490. Куала-Лумпур: PEDS, 2005.
[4] Хусейн А.А.-Х., и И. Батарсе. Обзор алгоритмов зарядки зарядных устройств для никеля и лития. Транзакции IEEE по автомобильной технологии. Сендай, Япония: Общество автомобильных технологий IEEE, 2011.