本发明涉及电力电子电能变换技术领域，尤其涉及一种电动汽车充电的多端口能量变换装置及其控制方法。
背景技术：
随着不可再生能源的快速减少和日益严重的生活环境，使得社会的可持续发展不再仅仅依靠单一的能源形式，新能源技术的发展使得人们对于能源利用有了多方面的选择。电动汽车的渗透率逐年提高，如何为电动汽车进行高效率充电已经成为热点问题。电动汽车的动力电池循环充放电需要通过电能变换实现，在对电池的充电过程中，尽量要最大程度的利用电能，避免大面积的浪费和损耗电能。传统方法是通过电网直接为电动汽车进行充电，然而接入电网的设备，必须对其进行严格要求，避免因为设备原因对电网造成谐波污染。
传统的电动汽车充电技术所能提供的电压等级相对单一，能量流动的形式局限且效率低，输入与输出端口较为固定，不能实现能量的协调控制，对新能源的接入利用也存在一定的局限性。其次，电动汽车一般多采用交流慢充和直流大功率快充两种模式，而上述方式多依赖于充电桩，极大地限制了电动汽车的远距离行驶可能性，使得电动汽车的发展相对缓慢。
为解决上述问题，多端口能量变换的电动汽车充电技术受到广泛关注。多端口能量变换技术在单个功率变换单元上合并了以往多个功率变换单元的拓扑和功能，通过电力电子变换技术实现多端口之间的电压变换和能量传递。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明提供一种电动汽车充电的多端口能量变换装置及其控制方法，利用太阳能和电网的电能同时为电动汽车进行充电，需要时也可通过多端口输入或输出多种电压等级，它具有体积小、重量轻、空载损耗小等优点，不仅有变换电压、传递能量的作用，而且兼具限制故障电流、无功功率补偿、改善电能质量以及为各种设备提供标准化接口等多种功能。本发明所采取的技术方案是：
一方面，一种电动汽车充电的多端口能量变换装置，包括三相电压型pwm整流单元、双有源桥dc/dc变换单元、电动汽车互充接口、光伏输入单元、boost升压变换单元、蓄电池单元，单相全桥逆变单元，buck降压变换单元、高压直流端口1和高压直流端口2；
所述三相电压型pwm整流单元的输入端与电网相连接，三相电压型pwm整流单元的输出端与高压直流端口1连接，高压直流端口1同时连接所述电动汽车互充接口与双有源桥dc/dc变换单元的输入端，所述高压直流端口2与双有源dc/dc变换单元的输出端相连接；所述光伏输入单元的输出端与boost升压变换单元的输入端相连接，boost升压单元的输出端与高压直流端口2相连接；蓄电池单元的输入端、单相全桥逆变单元的输入端和buck降压变换单元的输入端连接高压直流端口2，单相全桥逆变单元输出端连接单相交流负载或储能设备，buck降压单元的输出端连接低压直流负载或储能设备；
所述的电动汽车互充接口、双有源桥dc/dc变换单元和单相全桥逆变单元均包括三种能量流动工作模式，能量从输入端流向输出端为正向传输，能量从输出端流向输入端为反向传输，无能量流动则为不传输；
另一方面，一种电动汽车充电的多端口能量变换装置控制方法，基于前述一种电动汽车充电的多端口能量变换装置实现，包括以下步骤：
步骤1：双有源dc/dc变换器采用模型预测控制，同时考虑到外界因素的影响，引入误差校正参数ε对偏差进行补偿，具体步骤如下：
步骤1.1：对双有源dc/dc变换器输出电压建模得dab的简化降阶模型为：
其中，rl为负载电阻值，c1为输出电容值，l为变压器漏感值，n为变压器变比，d为占空比，fs为开关频率；
步骤1.2：采用欧拉前向法对输出电压微分项进行离散化处理，得：
其中，ts为开关周期；
步骤1.3：将步骤1.1中公式带入1.2中的公式进行整理得：
其中，vi(tk)、vo(tk)和io(tk)分别为tk时刻输入电压、输出电压与输出电流采样值；
步骤1.4：建立评价函数j(k)＝(vo(tk 1)-voref)2，经过求导得占空比
步骤1.5：引入误差校正参数ε后的预测优化相移比表达式为din＝εd；
步骤1.6：得到模型预测控制下dab变换器的输出功率为
步骤2：采用基于模型预测的多目标优化控制实现电动汽车互充技术，具体步骤如下：
步骤2.1：设新能源输出功率调节函数为：
其中：ωpv为光伏的温度转换功率系数，t为当前时刻温度，tref为额定参考温度，spv为当前时刻光照强度，
步骤2.2：设新能源输入电动汽车微网功率预测函数为：
其中：ppv-in为光伏能源输入电动汽车功率，
步骤2.3：设定电动汽车微网系统功率调节函数为：
其中τ为蓄电池的电量状态，p1为电网端口输入功率，p2为另一台电动汽车输入功率，p3为单相交流端口输出功率，p4为低压直流接口输出功率，pbn为蓄电池额定输入功率；
步骤2.4：设定电动汽车微网系统的多目标优化控制函数为
其中ps＝p1 p2 p3 p4 ppv-in，
电池充电转换效率为
单相交流设备转换效率
低压直流负载转换效率
其中多目标限制条件为
α、β、γ为权重因子，ηb、η3、η4分别为电池充电转换效率，单相交流设备转换效率，低压直流负载转换效率，满足约束条件且多目标优化函数f(t)达到最小值时为最优控制。
步骤2.5：对ηb、η3、η4进行单独求解，获得(p1,p2,p3,p4),(p1,p2,p3,p4)(2),(p1,p2,p3,p4)(3)三组约束条件下的单一指标最优：(p1,p2,p3,p4)的电池充电转换效率、单相交流设备转换效率、低压直流负载转换效率分别为f1、f2、f3；(p1,p2,p3,p4)(2)的电池充电转换效率、单相交流设备转换效率、低压直流负载转换效率分别为f1(2)、f2(2)、f3(2)；(p1,p2,p3,p4)(3)的电池充电转换效率、单相交流设备转换效率、低压直流负载转换效率分别为f1(3)、f2(3)、f3(3)；
步骤2.6：根据步骤2.5得到每个指标对应的最优解中的最大值mj及每个指标对应的最优解中的最小值mj，并进行归一化处理计算。
步骤2.7：构造多目标规划性问题
步骤2.8：若不满足要求的指标为小于单一指标最优，构造多目标规划性问题lp(2)。
其中j＝1,2,3在于预先设定好的偏差进行比较直到偏差小于5％为止，不满足则反复进行步骤2.8直至输出一组实际理想解(p1,p2,p3,p4)*为止，所得即为最优功率，从而实现电动汽车充电的模型预测多目标优化功率控制效果。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本发明提出一种电动汽车充电的多端口能量变换装置及其控制方法，其各端口具有即插即用的特性，具备多种电压等级，既可以满足电动汽车充电多样性的需要，又可以支持车内各种设备和负载的充电需求。
本发明装置通过电力电子变换技术实现充电过程中的电压变换和能量传递，与传统电动汽车充电器相比，不仅有变换电压、传递能量的作用，而且兼具限制故障电流、无功功率补偿、改善电能质量以及为各种设备提供标准化接口等多种功能；本装置采用三段式充电法，根据蓄电池实际电量进行充电，保证了能量的高效利用率，并为电池安装特定保护开关，防止过充对电池的损害。
本发明装置中提出的双有源桥dc-dc变换单元，可以连续工作在20khz以上的高频部分，可支持更大功率的传输；同时采用了模型预测误差校正控制方法，使得其与传统pi控制方法相比，可以准确地预测了下一时刻输出电压的动态行为，动态响应速度更快，能够更大程度的减少各级设备投入或切除对整个系统的影响，亦可实现整个装置能量的双向流动，为车车充电提供技术基础。
本发明装置中提出电动汽车互充技术，采用基于模型预测的多目标优化控制，在满足电池充电电压的同时，可以准确控制输入电流和功率通过建立多目标优化控制函数及相应的限制条件，可以预测新能源最大输入功率，同时可以使得各部分的功率合理分配。
附图说明
图1为本发明具体实施方式的应用于电动汽车充电的多端口能量变换装置原理框图；
图2为本发明具体实施方式的应用于电动汽车充电的多端口能量变换装置的电路原理图；
图3为本发明具体实施方式的三相电压型pwm整流单元电路原理图；
图4本发明具体实施方式的双有源桥dc/dc变换单元电路原理图；
图5为本发明具体实施方式的光伏boost升压变换单元电路原理图；
图6本发明具体实施方式的单相全桥逆变单元电路原理图；
图7本发明具体实施方式的buck降压变换单元电路原理图；
图8本发明具体实施方式的各单元能量流动示意图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施方式加以详细的说明。
一方面，一种电动汽车充电的多端口能量变换装置，如图1、图2所示，包括三相电压型pwm整流单元、双有源桥dc/dc变换单元、电动汽车互充接口、光伏输入单元、boost升压变换单元、蓄电池单元，单相全桥逆变单元，buck降压变换单元、高压直流端口1和高压直流端口2；
所述三相电压型pwm整流单元的输入端与电网相连接，三相电压型pwm整流单元的输出端与高压直流端口1连接，高压直流端口1同时连接所述电动汽车互充接口与双有源桥dc/dc变换单元的输入端，所述高压直流端口2与双有源dc/dc变换单元的输出端相连接；所述光伏输入单元的输出端与boost升压变换单元的输入端相连接，boost升压单元的输出端与高压直流端口2相连接；蓄电池单元的输入端、单相全桥逆变单元的输入端和buck降压变换单元的输入端连接高压直流端口2，单相全桥逆变单元输出端连接单相交流负载或储能设备，buck降压单元的输出端连接低压直流负载或储能设备；
所述的电动汽车互充接口、双有源桥dc/dc变换单元和单相全桥逆变单元均包括三种能量流动工作模式，能量从输入端流向输出端为正向传输，能量从输出端流向输入端为反向传输，无能量流动则为不传输；由于上述各单元中能量流动方向的不同，形成了多端口能量变换装置的多种工作模式。
本实施例中三相电压型pwm整流单元如图3所示，用于实现电网和高压直流电之间的相互电力变换，根据空间矢量控制方法实现其工作在整流工作模式，将配电网输入的交流电通过三相电压型pwm整流单元转换成高压直流电，并维持配电网输入电流正弦波形且与配电网输入电压保持同步，以期获得单位输入功率因数，实现无功功率补偿，同时维持与三相电压型pwm整流单元相连接的直流侧高压直流端口2电压恒定。；三相电压型pwm整流单元输入端电压等级可调，约为380v～3.3kv，本实施方式中，输入端电压为380v。
高压直流端口1的电压等级可调，约为400v～800v，本实施方式中，高压直流端口1为600v。高压直流端口2的电压等级可调，约为50v～400v，本实施方式中，该高压直流端口2为200v。
双有源桥dc/dc变换单元如图4所示，用于实现高压直流端口1和高压直流端口2电压等级之间的相互电力变换，实现其工作在升压工作模式或者降压工作模式；实现不同电压等级直流电之间的相互电力变换，根据模型预测误差校正控制方式实现其快速动态响应，与传统pi控制方法相比，可以准确地预测了下一时刻输出电压的动态行为，动态响应速度更快，能够更大程度的减少各级设备投入或切除对整个系统的影响，亦可实现整个装置能量的双向流动，为车车充电提供技术保障。同时考虑到外界因素的影响，预测值与真实值之间会存在偏差，因此引入误差校正参数对偏差进行补偿。双有源桥dc/dc变换单元作为本装置中间关键环节，具有承上启下的作用，是车车充电技术的主要硬件结构。
单相全桥双向逆变单元如图6所示，用于实现低压直流电与220v交流电压之间的相互转换，实现其工作在整流工作模式或者逆变工作模式；实现高压直流电与220v交流电压之间的相互转换，根据不同的控制方式实现其工作在整流工作模式或者逆变工作模式，实现单相交流负载和储能设备与200v高压直流端口2之间能量相互流动。
boost升压变换单元如图5所示，用于实现新能源能源接入后的电力变换，使其升压至满足高压直流端口2的电压要求，并接入高压直流端口2中，实现其工作在升压工作模式；实现将光伏能源转换成直流电为装置提供电能输入，提高了新能源的使用率，为蓄电池充电提供了辅助能源。
buck降压变换单元如图7所示，用于实现将高压直流端口2输出电压变换成低压直流电，实现为低压设备提供适当的直流电压。
三相电压型pwm整流单元、双有源桥dc/dc变换单元、boost升压变换单元、单相全桥逆变单元以及buck降压变换单元的各个接口端能够提供合适的的接口电压特性，各个单元的结构简单，性价比突出，容易实现；双有源桥dc/dc变换单元包含有密耦合高频变压器，其传输功率密度高，体积小、效率高，控制简单；多端口能量变换装置可以从电网中接入三相交流电，在高压直流端口2处也可以引入了新能源，同时电动汽车互充接口处也可接入另一台电动汽车，可实现车车互充的充电技术，满足电动汽车多种充电电压等级需求，整体硬件结构设计实现了多端口能量变换装置即插即用的特性。
另一方面，一种电动汽车充电的多端口能量变换装置控制方法，基于前述一种电动汽车充电的多端口能量变换装置实现，包括以下步骤：
步骤1：双有源dc/dc变换器采用模型预测控制，同时考虑到外界因素的影响，引入误差校正参数ε对偏差进行补偿，具体步骤如下：
步骤1.1：对双有源dc/dc变换器输出电压建模得dab的简化降阶模型为：
其中，rl为负载电阻值，c1为输出电容值，l为变压器漏感值，n为变压器变比，d为占空比，fs为开关频率；
步骤1.2：采用欧拉前向法对输出电压微分项进行离散化处理，得：
其中，ts为开关周期；
步骤1.3：将步骤1.1中公式带入1.2中的公式进行整理得：
其中，vi(tk)、vo(tk)和io(tk)分别为tk时刻输入电压、输出电压与输出电流采样值；
步骤1.4：建立评价函数j(k)＝(vo(tk 1)-voref)2，经过求导得占空比
步骤1.5：引入误差校正参数ε后的预测优化相移比表达式为din＝εd；
步骤1.6：得到模型预测控制下dab变换器的输出功率为
步骤2：采用基于模型预测的多目标优化控制实现电动汽车互充技术，具体步骤如下：
步骤2.1：设新能源输出功率调节函数为：
其中：ωpv为光伏的温度转换功率系数，t为当前时刻温度，tref为额定参考温度，spv为当前时刻光照强度，
步骤2.2：设新能源输入电动汽车微网功率预测函数为：
其中：ppv-in为光伏能源输入电动汽车功率，
步骤2.3：设定电动汽车微网系统功率调节函数为：
其中τ为蓄电池的电量状态，p1为电网端口输入功率，p2为另一台电动汽车输入功率，p3为单相交流端口输出功率，p4为低压直流接口输出功率，pbn为蓄电池额定输入功率；
步骤2.4：设定电动汽车微网系统的多目标优化控制函数为
其中ps＝p1 p2 p3 p4 ppv-in，
电池充电转换效率为
单相交流设备转换效率
低压直流负载转换效率
其中多目标限制条件为
α＝0.36，β＝0.48，γ＝0.43为权重因子，ηb、η3、η4分别为电池充电转换效率，单相交流设备转换效率，低压直流负载转换效率，满足约束条件且多目标优化函数f(t)达到最小值时为最优控制。
步骤2.5：对ηb、η3、η4进行单独求解，获得(p1,p2,p3,p4),(p1,p2,p3,p4)(2),(p1,p2,p3,p4)(3)三组约束条件下的单一指标最优：(p1,p2,p3,p4)的电池充电转换效率、单相交流设备转换效率、低压直流负载转换效率分别为f1、f2、f3；(p1,p2,p3,p4)(2)的电池充电转换效率、单相交流设备转换效率、低压直流负载转换效率分别为f1(2)、f2(2)、f3(2)；(p1,p2,p3,p4)(3)的电池充电转换效率、单相交流设备转换效率、低压直流负载转换效率分别为f1(3)、f2(3)、f3(3)；
步骤2.6：根据步骤2.5得到每个指标对应的最优解中的最大值mj及每个指标对应的最优解中的最小值mj，并进行归一化处理计算。
步骤2.7：构造多目标规划性问题
步骤2.8：若不满足要求的指标为小于单一指标最优，构造多目标规划性问题lp(2)。
其中j＝1,2,3在于预先设定好的偏差进行比较直到偏差小于5％为止，不满足则反复进行步骤2.8直至输出一组实际理想解(p1,p2,p3,p4)*为止，所得即为最优功率，从而实现电动汽车充电的模型预测多目标优化功率控制效果，在满足电池充电电压的同时，可以预测新能源最大输入功率，同时可以使得各部分的功率最优分配。
本实施例中当其实现车车充电时各单元能量流动方式如下所示：
应用于电动汽车充电的多端口能量变换装置的各能量流动方式，如图8所示，这里实施方式以为蓄电池进行充电为主，然后在兼顾其他端口的充电情况，各单元能量由输入端流向输出端为正向传输状态用“1”表示，能量由各输出端流向输入端为反向传输状态用“-1”表示，定义能量不流经各单元为停机状态用“0”表示；所用的能量变换单元的固有硬件特性，使其具有多种可行的运行模式，提高充放电可靠性和能量流动多样性，以车车充电模式为例，按照上述定义各单元工作状态按照能量流动方向可列举为12种可运行工作模式如表1所示，具体如下：
工作模式1：功率由蓄电池单元输入端流向高压直流端口2，流向双有源桥dc/dc变换单元输出端，流向双有源桥dc/dc变换单元输入端，流入高压直流端口1，流向电动汽车互充接口，此时电动汽车互充接口可以接入另一台电动汽车，可实现两辆汽车之间互相充电。
工作模式2：功率由蓄电池单元输入端流向高压直流端口2，流向buck降压变换单元输入端，流出buck降压变换单元输出端，同时流向双有源桥dc/dc变换单元输出端，流向双有源桥dc/dc变换单元输入端，流入高压直流端口1，流向电动汽车互充接口，此时电动汽车互充接口可以接入另一台电动汽车，可实现两辆汽车之间互相充电。
工作模式3：功率由蓄电池单元输入端流向高压直流端口2，流向单相全桥逆变单元输入端，流出单相全桥逆变单元输出端，同时流向双有源桥dc/dc变换单元输出端，流向双有源桥dc/dc变换单元输入端，流入高压直流端口1，流向电动汽车互充接口，此时电动汽车互充接口可以接入另一台电动汽车，可实现两辆汽车之间互相充电。
工作模式4：功率由蓄电池单元输入端流向高压直流端口2，流向单相全桥逆变单元输入端和buck降压变换单元输入端，流出单相全桥逆变单元输出端和buck降压变换单元输出端，同时流向双有源桥dc/dc变换单元输出端，流向双有源桥dc/dc变换单元输入端，流入高压直流端口1，流向电动汽车互充接口，此时电动汽车互充接口可以接入另一台电动汽车，可实现两辆汽车之间互相充电。
工作模式5：功率由蓄电池单元输入端和单相全桥逆变单元输出端流向高压直流端口2，流向双有源桥dc/dc变换单元输出端，流向双有源桥dc/dc变换单元输入端，流入高压直流端口1，流向电动汽车互充接口，此时电动汽车互充接口可以接入另一台电动汽车，可实现两辆汽车之间互相充电。
工作模式6：功率由蓄电池单元输入端和单相全桥逆变单元输出端流向高压直流端口2，流向buck降压变换单元输入端，流出buck降压变换单元输出端，同时流向双有源桥dc/dc变换单元输出端，流向双有源桥dc/dc变换单元输入端，流入高压直流端口1，流向电动汽车互充接口，此时电动汽车互充接口可以接入另一台电动汽车，可实现两辆汽车之间互相充电。
工作模式7：功率由蓄电池单元输入端流向高压直流端口2，同时光伏输入功率流向boost升压变换单元输入端，输出端流出到高压直流端口2，流向双有源桥dc/dc变换单元输出端，流向双有源桥dc/dc变换单元输入端，流入高压直流端口1，流向电动汽车互充接口，此时电动汽车互充接口可以接入另一台电动汽车，可实现两辆汽车之间互相充电。
工作模式8：功率由蓄电池单元输入端流向高压直流端口2，同时光伏输入功率流向boost升压变换单元输入端，输出端流出到高压直流端口2，流向buck降压变换单元输入端，流出buck降压变换单元输出端，同时流向双有源桥dc/dc变换单元输出端，流向双有源桥dc/dc变换单元输入端，流入高压直流端口1，流向电动汽车互充接口，此时电动汽车互充接口可以接入另一台电动汽车，可实现两辆汽车之间互相充电。
工作模式9：功率由蓄电池单元输入端流向高压直流端口2，同时光伏输入功率流向boost升压变换单元输入端，输出端流出到高压直流端口2，流向单相全桥逆变单元输入端，流出单相全桥逆变单元输出端，同时流向双有源桥dc/dc变换单元输出端，流向双有源桥dc/dc变换单元输入端，流入高压直流端口1，流向电动汽车互充接口，此时电动汽车互充接口可以接入另一台电动汽车，可实现两辆汽车之间互相充电。
工作模式10：功率由蓄电池单元输入端流向高压直流端口2，同时光伏输入功率流向boost升压变换单元输入端，输出端流出到高压直流端口2，流向单相全桥逆变单元输入端和buck降压变换单元输入端，流出单相全桥逆变单元输出端和buck降压变换单元输出端，同时流向双有源桥dc/dc变换单元输出端，流向双有源桥dc/dc变换单元输入端，流入高压直流端口1，流向电动汽车互充接口，此时电动汽车互充接口可以接入另一台电动汽车，可实现两辆汽车之间互相充电。
工作模式11：功率由蓄电池单元输入端和单相全桥逆变单元输出端流向高压直流端口2，同时光伏输入功率流向boost升压变换单元输入端，输出端流出到高压直流端口2，流向双有源桥dc/dc变换单元输出端，流向双有源桥dc/dc变换单元输入端，流入高压直流端口1，流向电动汽车互充接口，此时电动汽车互充接口可以接入另一台电动汽车，可实现两辆汽车之间互相充电。
工作模式12：功率由蓄电池单元输入端和单相全桥逆变单元输出端流向高压直流端口2，同时光伏输入功率流向boost升压变换单元输入端，输出端流出到高压直流端口2，流向buck降压变换单元输入端，流出buck降压变换单元输出端，同时流向双有源桥dc/dc变换单元输出端，流向双有源桥dc/dc变换单元输入端，流入高压直流端口1，流向电动汽车互充接口，此时电动汽车互充接口可以接入另一台电动汽车，可实现两辆汽车之间互相充电。
表1应用于电动汽车充电的多端口能量变换装置的工作模式
表注：
一、单元定义
a单元：三相电压型pwm整流单元
b单元：电动汽车互充接口
c单元：双有源桥dc/dc变换单元
d单元：boost升压变换单元
e单元：蓄电池单元
f单元：单相全桥逆变单元
g单元：buck降压变换单元
二、工作模式状态定义
1、定义各单元能量由各单元输入端流向该单元输出端：1状态；
2、定义各单元能量由各单元输出端流向该单元输入端：-1状态；
3、定义各单元无能量流动：0状态；
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。
1.一种电动汽车充电的多端口能量变换装置，其特征在于，包括三相电压型pwm整流单元、双有源桥dc/dc变换单元、电动汽车互充接口、光伏输入单元、boost升压变换单元、蓄电池单元，单相全桥逆变单元，buck降压变换单元、高压直流端口1和高压直流端口2；
所述三相电压型pwm整流单元的输入端与电网相连接，三相电压型pwm整流单元的输出端与高压直流端口1连接，高压直流端口1同时连接所述电动汽车互充接口与双有源桥dc/dc变换单元的输入端，所述高压直流端口2与双有源dc/dc变换单元的输出端相连接；所述光伏输入单元的输出端与boost升压变换单元的输入端相连接，boost升压单元的输出端与高压直流端口2相连接；蓄电池单元的输入端、单相全桥逆变单元的输入端和buck降压变换单元的输入端连接高压直流端口2，单相全桥逆变单元输出端连接单相交流负载或储能设备，buck降压单元的输出端连接低压直流负载或储能设备。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车充电的多端口能量变换装置，其特征在于，所述的电动汽车互充接口、双有源桥dc/dc变换单元和单相全桥逆变单元均包括三种能量流动工作模式：能量从输入端流向输出端为正向传输，能量从输出端流向输入端为反向传输，无能量流动则为不传输。
3.一种电动汽车充电的多端口能量变换装置控制方法，通过权利要求1所述一种电动汽车充电的多端口能量变换装置实现，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：双有源dc/dc变换器采用模型预测控制，同时考虑到外界因素的影响，引入误差校正参数ε对偏差进行补偿，具体步骤如下：
步骤1.1：对双有源dc/dc变换器输出电压建模得dab的简化降阶模型为：
其中，rl为负载电阻值，c1为输出电容值，l为变压器漏感值，n为变压器变比，d为占空比，fs为开关频率；
步骤1.2：采用欧拉前向法对输出电压微分项进行离散化处理，得：
其中，ts为开关周期；
步骤1.3：将步骤1.1中公式带入1.2中的公式进行整理得：
其中，vi(tk)、vo(tk)和io(tk)分别为tk时刻输入电压、输出电压与输出电流采样值；
步骤1.4：建立评价函数j(k)＝(vo(tk 1)-voref)2，经过求导得占空比
步骤1.5：引入误差校正参数ε后的预测优化相移比表达式为din＝εd；
步骤1.6：得到模型预测控制下dab变换器的输出功率为
步骤2：采用基于模型预测的多目标优化控制实现电动汽车互充技术，具体步骤如下：
步骤2.1：设新能源输出功率调节函数为：
其中：ωpv为光伏的温度转换功率系数，t为当前时刻温度，tref为额定参考温度，spv为当前时刻光照强度，
步骤2.2：设新能源输入电动汽车微网功率预测函数为：
其中：ppv-in为光伏能源输入电动汽车功率，
步骤2.3：设定电动汽车微网系统功率调节函数为：
其中τ为蓄电池的电量状态，p1为电网端口输入功率，p2为另一台电动汽车输入功率，p3为单相交流端口输出功率，p4为低压直流接口输出功率，pbn为蓄电池额定输入功率；
步骤2.4：设定电动汽车微网系统的多目标优化控制函数为
其中ps＝p1 p2 p3 p4 ppv-in，
电池充电转换效率为
单相交流设备转换效率
低压直流负载转换效率
其中多目标限制条件为
α、β、γ为权重因子，ηb、η3、η4分别为电池充电转换效率，单相交流设备转换效率，低压直流负载转换效率，满足约束条件且多目标优化函数f(t)达到最小值时为最优控制；
步骤2.5：对ηb、η3、η4进行单独求解，获得(p1,p2,p3,p4),(p1,p2,p3,p4)(2),(p1,p2,p3,p4)(3)三组约束条件下的单一指标最优；
步骤2.6：根据步骤2.5得到每个指标对应的最优解中的最大值mj及每个指标对应的最优解中的最小值mj，并进行归一化处理计算；
步骤2.7：构造多目标规划性问题
步骤2.8：若不满足要求的指标为小于单一指标最优，构造多目标规划性问题lp(2)；
其中j＝1,2,3在于预先设定好的偏差进行比较直到偏差小于5％为止，不满足则反复进行步骤2.8直至输出一组实际理想解(p1,p2,p3,p4)*为止，所得即为最优功率，从而实现电动汽车充电的模型预测多目标优化功率控制效果；
步骤1中所述新能源汽车能源调节函数为：
其中sign函数为：
其中w为socli socc,socli,socc分别为超级电容剩余电量，车载锂电池剩余电量；
所述新能源汽车电动机功率预测函数为，根据汽车k-1时刻运行速度仅预测电动汽车增速k时刻的补偿动力：
其中vk为其当前速度。
4.根据权利要求3所述的一种电动汽车充电的多端口能量变换装置控制方法，其特征在于，步骤3中所述单一指标最优：(p1,p2,p3,p4)的电池充电转换效率、单相交流设备转换效率、低压直流负载转换效率分别为f1、f2、f3；(p1,p2,p3,p4)(2)的电池充电转换效率、单相交流设备转换效率、低压直流负载转换效率分别为f1(2)、f2(2)、f3(2)；(p1,p2,p3,p4)(3)的电池充电转换效率、单相交流设备转换效率、低压直流负载转换效率分别为f1(3)、f2(3)、f3(3)。
技术总结