组合混联式充电电源及其功率均分策略研究

图7为均流环校正前后波特图。系统被控对象的波特图如图7中虚线所示。由图可知，系统存在较大的稳态误差，且响应速度较慢，需设计校正环节。为了尽量减小均流环对先前设计好的电压环的影响，同时由于对均流环一般动态响应要求不高，取电流环穿越频率ωc’=12．6 rad·s-1。为满足电流环对直流母线低频干扰的抑制，PI校正环节的转折频率ωm’=126 rad·s-1，则有：

代入已知参数，得Kp2=0.0857，Ki2=37.28，有：

由图7中实线可知，均流环的穿越频率为43．7 rad·-1，两环之间不会相互影响。相位裕度为94．5°。说明均流环是稳定的。

串联为并联的对偶问题，其均压策略与并联均流策略相同。采用与均流控制器相同的设计方法可获得均压控制器，其电流和均压补偿器分别为：


4 实验结果
该系统采用状态总线对串并混联各模块的运行状态进行同步。充电电源采用电压缓起，当输出电压达到蓄电池初始端电压时，系统对蓄电池进行充电电流缓起，电流升至设定值后进行恒流充电。当系统检测到输出电压达到设定的充电截止电压时，状态总线强制各模块同步转为恒压充电。在恒流充电过程中，均压控制器对两组串联模块进行均压控制；在恒压充电过程中，均流控制器对各并联支路进行均流控制，从而保证在充电过程中各充电电源模块功率均分。

图8示出四模块串并混联充电电源带电池负载的输出电流和输出电压稳态波形。由图8a可知，两并联支路输出电流大小分别为16．1 A和15．5 A，电流不平衡度为3．8％；由图8b可知，串联模块输出电压大小分别为43．6 V和42 V，电压不平衡度为3．7％。

5 结论
在此提出一种基于串并混联结构的充电电源。该系统采用了改进的移相全桥电路和外环控制加平均电流法的功率均分策略，从而保证了输出功率在各模块之间均衡分配。实验结果证明了分析及设计的正确性，电流和电压不平衡度均小于5％，满足国家相关标准。