集成型车载充电系统并网模式模型预测控制策略.pdfVIP

２０２４年１月ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ第４３卷第１期１４６

ＤＯＩ：１０．１２１５８／ｊ．２０９６３２０３．２０２４．０１．０１６

集成型车载充电系统并网模式模型预测控制策略

刘兴，阳辉，王逸飞，陈涛，全相军

（东南大学电气工程学院，江苏南京２１００９６）

摘要：

相较于传统车载充电系统，集成型车载充电系统（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｏｎｂｏａｒｄｃｈａｒｇｅｒｓｙｓｔｅｍ，ＩＯＣＳ）在成本、功率密度

等方面具备显著优势。文中基于六相永磁电驱系统设计了一台ＩＯＣＳ，并研究了模型预测电流控制（ｍｏｄｅｌ

ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅｃｕｒｒｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌ，ＭＰＣＣ）算法在该系统并网模式下的应用。首先，分析所提ＩＯＣＳ的电路拓扑并建立数学模

型，同时介绍传统ＭＰＣＣ的实施流程。然后，针对传统ＭＰＣＣ计算量大、稳态性能差等不足，提出一种基于占空比

优化的ＭＰＣＣ（ＭＰＣＣｂａｓｅｄｏｎｄｕｔｙｃｙｃｌｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ＤＣＯＭＰＣＣ）策略。一方面，减少备选电压矢量数量，降低电流

预测环节带来的计算负担；另一方面，提出一种占空比优化技术，改善系统稳态性能。最后，通过实验验证了所提

算法的有效性与优越性。实验结果表明，ＤＣＯＭＰＣＣ策略能够显著提升系统稳态性能并减少算法计算量。充电与

车网互动（ｖｅｈｉｃｌｅｔｏｇｒｉｄ，Ｖ２Ｇ）工况下，网侧电流总谐波畸变（ｔｏｔａｌｈａｒｍｏｎｉｃｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ，ＴＨＤ）分别降低６．１８％与

５．９２％，算法运行时间减少１７．５４ｓ。

μ

关键词：

集成型车载充电系统（ＩＯＣＳ）；六相永磁电机；模型预测电流控制（ＭＰＣＣ）；备选电压矢量；占空比优化

（ＤＣＯ）；车网互动（Ｖ２Ｇ）

中图分类号：ＴＭ９１０．６；Ｕ４６９．７２文献标志码：Ａ文章编号：

２０９６３２０３（２０２４）０１０１４６１１

电机的ＩＯＣＳ，利用直流调磁绕组及变换器实现ＤＣ／

０引言

ＤＣ功能，有效拓宽了充电电压范围。文献［１９２０］

近年来，我国电动汽车产业发展势头迅猛，充研究了基于六相永磁同步电机的ＩＯＣＳ，充电过程

［１５］［６７］中，电机的Ａ相与Ｕ相、Ｂ相与Ｗ相、Ｃ相与Ｖ相绕

电、电驱及车网互动（ｖｅｈｉｃｌｅｔｏｇｒｉｄ，

［８１３］组分别连接至三相电网，从而避免电机输出电磁转

Ｖ２Ｇ）等关键技术也因此取得了较大突破。受

限于成本与功率密度，目前得到广泛应用的车载充矩，文献［２１］则进一步研究了该ＩＯＣＳ的容错运行

［２２］

电系统多采用单相交流供电，通常存在功率小、功方案。此外，还有基于分裂绕组电机、九相电

［１４］机［２３２４］等复杂驱动系统的ＩＯＣＳ拓扑结构出现。从

能单一等不足。集成型车载充电系统（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ

［１５］

ｏｎｂｏａｒｄｃｈａｒｇｅｒｓｙｓｔｅｍ，ＩＯＣＳ）的概念为电动汽车电机制造难度、驱动控制成熟度以及拓扑构造复杂

电气系统的设计提供了一种低成本、轻量化的全新度来看，基于六相永磁驱动系统设计ＩＯＣＳ是最优

设计思路，旨在通过分时复用电驱系统（电机、逆变［１４］

选择。