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電池模擬器作用是為了模擬電池的工作特性

更新時(shí)間:2022-07-29       點(diǎn)擊次數(shù):1343
  電池模擬器作用是為了模擬電池的工作特性
  在電池管理系統(tǒng)測(cè)試中,經(jīng)常需要用到電池模擬器,這里做個(gè)簡(jiǎn)單的介紹,后續(xù)針對(duì)特定問(wèn)題慢慢展開敘述。
  動(dòng)力電池作為電源,具有特殊的輸出特性,即具有輸出電壓隨著電流、溫度、SOC等因素變化的特性;
  并且具有能量雙向流動(dòng)特性(即可以進(jìn)行充電和放電),這是普通穩(wěn)壓電源不具備的特性。
  電池模擬器的作用是為了模擬電池的工作特性,屬于變輸出特性的直流電源,一般可以通過(guò)整流來(lái)實(shí)現(xiàn)。
  整流電源經(jīng)歷了不可控整流器(二極管整流)、相控整流器(晶閘整流器)、整流器(可關(guān)斷功率開關(guān))的發(fā)展。
  作為電池模擬器的關(guān)鍵技術(shù)之一,整流器的研究主要集中在幾個(gè)方面:
  整流器建模和分析。
  整流器數(shù)學(xué)模型的研究是進(jìn)行整流器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),例如,時(shí)域模型、低頻等效電路模型、降階小信號(hào)模型等。
  整流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的研究。
  通常分為電壓型和電流型兩大類拓?fù)洹?/div>
  電壓型拓?fù)涮卣魇侵绷鱾?cè)采用電容進(jìn)行電流儲(chǔ)能,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、損耗較低、控制方便;
  電流型拓?fù)涞闹绷鱾?cè)一般采用電感進(jìn)行儲(chǔ)能,需要較大的電感和交流側(cè)LC濾波。
  電壓型整流器的電流控制策略。
  電壓型的電流控制策略主要包括直接控制和間接控制。
  間接控制的優(yōu)點(diǎn)是控制簡(jiǎn)單、缺點(diǎn)是電流動(dòng)態(tài)響應(yīng)較慢、對(duì)系統(tǒng)參數(shù)敏感,因此逐漸被直接控制取代。
  直接電流控制的快速電流相應(yīng)和魯棒性較好,包括不同的控制方式;
  例如:固定開關(guān)頻率且采用電網(wǎng)電動(dòng)勢(shì)前饋的S控制、滯環(huán)電流控制和基于空間矢量的控制。
  整流器系統(tǒng)控制策略。
  例如,無(wú)網(wǎng)側(cè)電流傳感器和無(wú)電網(wǎng)電動(dòng)勢(shì)傳感器控制、電網(wǎng)不平衡條件下的控制、基于Lyapunov穩(wěn)定性理論的控制、基于無(wú)源控制理論的控制、基于自抗擾技術(shù)的控制、反饋線性化控制
  建立一個(gè)好的電池模型,對(duì)于電池模擬器的研制十分重要,電池模型的準(zhǔn)確與否,直接關(guān)系到電池模擬器對(duì)電池模擬的偏差大小。
  構(gòu)建的鋰離子電池模型,需要了解鋰離子電池的各種參數(shù)與動(dòng)態(tài)特征。
  由于電池模擬器只是模擬電池的輸入輸出信息(例如電池電壓、溫度等),并不關(guān)心電池內(nèi)部復(fù)雜的電化學(xué)原理;
  因此只需要研究其內(nèi)部特征(soc、內(nèi)阻、ocv等)與外部特征(端電壓、壽命)的變化規(guī)律,建立能夠表達(dá)其變化規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。
  隨著電池建模和仿真的研究發(fā)展,出現(xiàn)了很多鋰離子電池的模型,例如:
  簡(jiǎn)化的電化學(xué)模型、狀態(tài)空間模型(卡爾曼濾波、人工神經(jīng)算法)、等效電路等。
  簡(jiǎn)化的電化學(xué)模型用于電池內(nèi)部反應(yīng)過(guò)程研究,但是對(duì)于描述當(dāng)前狀態(tài)下的電池外部特征存在困難;
  卡爾曼濾波模型對(duì)初始soc準(zhǔn)確度要求不高,并且可以輸出變量的誤差界限,但是算法相對(duì)復(fù)雜;
  人工神經(jīng)模型具有非線性特性和自學(xué)習(xí)能力,適用于電池的非線性特性;
  但是需要大量樣品數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)性能,而且神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)受溫度影響較大,需要重構(gòu)、更新神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
  等效電路模型考慮了soc、溫度、極化、電壓、電流等多種因素,通過(guò)使用電阻、電容等基本電子元件構(gòu)成的電路來(lái)描述電池工作特性;
  容易用數(shù)學(xué)公式來(lái)表示,在實(shí)際工程上得到了廣泛的研究和應(yīng)用。

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