一种新能源汽车的双向能量转换系统的制作方法

本发明涉及新能源汽车，具体的说，是涉及一种新能源汽车的双向能量转换系统。

背景技术：

1、伴随着不断发展的电力电子技术，电池储能技术也在不断发展，在这个过程中，电池储能技术相较于传统的用电技术体现出了明显的有时，电池储能技术具有安装方便、容量可灵活调节的特点，不同的串并联结构能达到不同的储能效果，作为新能源并网的关键环节，电池储能技术能够在电网调度运行过程中实现削峰填谷的作用。

2、目前，随着储能技术在电动汽车上的应用，电池储能技术进一步促进了电池储能向高标准方向发展。同时，通过微电子与电力电子相结合使用，电池储能技术不仅实现了锂电池的双向能量转换，而且通过微电子对系统实现了很好的保护与控制，保证了系统的安全性。

3、然而在电池储能技术的具体实施过程中，由于储能电池与电网之间的电压不一致，需要涉及一个双向能量转换系统来实现能量的变换，让电网安全可靠运行的同时，给电网提供高品质的能量。

4、上述缺陷，值得改进。

技术实现思路

1、本发明提供一种新能源汽车的双向能量转换系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供的一种新能源汽车的双向能量转换系统，包括：

3、功能辅助单元，用于：

4、和电网进行连接，从电网中采集电力数据，并对电力数据进行处理，以及和新能源汽车的电池电源进行连接，将处理过的电力数据传输至电池电源；

5、电力滤波单元，用于：

6、通过lcl滤波器对电网中采集的电力数据进行滤波处理，抑制电力数据中高频谐波的传播，得到一次滤波处理的电力数据；

7、基于l滤波器对通过信号控制单元处理过的电力数据进行滤波，抑制处理过的电力数据中的低频谐波，得到二次滤波处理的电力数据；

8、信号控制单元，用于：

9、实时采集和处理电网的电力数据，通过执行精确的控制算法，驱动ac/dc变流器将一次滤波处理的电力数据进行转换，得到第一直流电力数据，以及驱动dc/dc变流器将第一直流电力数据进行转换，得到第二直流电力数据；

10、辅助控制单元，用于：

11、通过集成的存储、运行和实施功能，对新能源汽车电池电源与电网间双向能量转换进行控制与监控，并创建用户友好的操作界面进行系统管理和操作；

12、监控和保护系统中出现的各种异常情况，并对过压、过流和过温的关键参数进行实时检测和控制；

13、通过传输控制指令确保双向能量转换系统能够按照预定的参数和要求进行操作，以及传输双向能量转换系统运行过程中的状态信息和故障日志，支持远程监控和故障诊断。

14、进一步的，所述功能辅助单元，包括：

15、电网连接模块，用于：

16、通过连接电网，获取电网中的电压数据，并对电压数据进行数据清洗，去除电压数据中不符合预设需求的数据，得到处理电压数据；

17、电源连接模块，用于：

18、实时监测和管理电池组的状态数据，并和双向能量转换系统进行数据互通，其中，状态数据包括电压、电流和温度；

19、采集模块，用于：

20、通过采集的电网电压、电流以及电池电压、电流，实时监测和记录双向能量转换系统的关键电气参数，并将关键电气数据传输至系统以供分析和决策。

21、进一步的，所述电力滤波单元，包括：

22、lcl滤波模块，用于：

23、通过lcl滤波模块中的lc滤波电路对电流和电压的波形进行滤波，并通过调整电感和电容的值，在lc滤波电路特定频率范围内产生阻抗，抑制高频谐波，得到一次滤波处理的电力数据；

24、l滤波模块，用于：

25、通过l滤波模块中的l滤波电路对电流和电压的波形进行滤波，通过调整电感和电容的值，在l滤波电路特定频率范围内产生阻抗，抑制低频谐波，得到二次滤波处理的电力数据。

26、进一步的，所述信号控制单元，包括：

27、dsp控制模块，用于：

28、通过dsp控制模块中的adc模块次采集系统的运行参数，利用运行参数，通过通信接口与外部系统或上位机进行信息交换，并根据预设的闭环控制算法计算控制信息；

29、fpga控制模块，用于：

30、根据控制信息生成pwm信号，通过pwm信号控制外部设备，其中，外部设备包括lcl滤波器、l滤波器、驱动器和开关。

31、进一步的，所述辅助控制单元，包括：

32、保护模块，用于：

33、负责系统的过压、过流等保护功能，确保系统的安全运行，接收来自个监测点的信号，并在检测到异常时触发保护动作；

34、通信模块，用于：

35、实现双向能量转换系统与上位机的数据交换和监控，包括通信接口电路，负责发送和接收系统状态信息和控制指令；

36、电源模块，用于：

37、为双向能量转换系统中的控制和功率单元提供稳定、经过净化和调节的电源，同时具备过压保护、电源分配和监控功能，确保系统在各种条件下的可靠运行和性能稳定性。

38、进一步的，所述dsp控制模块，包括：

39、基于dsp控制模块中的adc模块，在预定时间间隔内采集运行参数的连续模拟信号，捕捉信号的电压或电流值，得到采样值；

40、通过量化操作，将采样值映射至预设的离散电压级别上，并根据量化操作的量化步长引入量化误差，根据量化误差进行编码，得到数字信号；

41、通过通信接口与外部系统或上位机进行信息交换，并根据数字信号和预设的闭环控制算法计算得到控制信号。

42、进一步地，所述fpga控制模块，包括：

43、获取控制信息中的控制参数，根据控制参数配置预设的pwm模块中的设置，得到配置完成的pwm模块；

44、根据控制信息和控制信息所需的占空比，计算控制信息中的脉冲宽度，得到信号脉冲宽度；

45、使用配置完成的pwm模块的硬件能力，根据信号脉冲宽度生成pwm波形，并对所述pwm波形进行调整和优化，根据调整和优化后的pwm波形生成pwm信号；

46、根据pwm信号控制外部设备，其中，外部设备包括lcl滤波器、l滤波器、驱动器和开关。

47、进一步的，所述功能辅助单元还包括：

48、电网侧电压采集模块：

49、利用电压传感器或变换器将电网的交流电压信号转换维适合dsp采集的低电压信号，通过模拟信号调整电路进行必要的滤波和放大，确保信号质量，

50、adc模块对调理后的电压信号进行采样，将其转换为数字信号，再基于数字信号，通过dsp的内部接口传输给dsp核心进行进一步处理；

51、电网侧电流采集模块：

52、检测流过电网侧的电流，采集到的电流信号通过信号调理电路进行放大和滤波，adc模块对调理后的电流信号进行采样，得到数字表示的电流值，将采样得到的数字电流信号发送至dsp进行分析和处理。

53、母线电压采集模块：

54、通过电压检测电路获取直流母线上的电压，信号经过适当的放大和滤波，以适应adc的输入要求，使用adc模块对母线电压进行数字化采样，将采样结果传输至dsp以监测和系统的电压状态；

55、电池侧电压采集模块：

56、监测电池组的总电压，信号通过信号调理电路进行必要的转换和滤波，利用adc模块对电池电压进行采样，转换成数字形式，将数字信号发送给dsp进行电池状态的评估和监控；

57、电池侧电流采集模块：

58、通过电池侧的电流互感器或霍尔传感器检测电池充放电电流，采集的电流信号需经信号调理电路进行放大和滤波处理，使用adc模块对处理后的电流信号进行数字化采样，采样得到的电流数据被送往dsp进行电池充放电管理。

59、进一步的，所述lcl滤波器进行工作之前还包括：

60、获取电网中的网侧电压、直流母线电压、电网频率和交流测额定电流，并根据网侧电压、直流母线电压、电网频率和交流测额定电流计算lcl滤波器的总电感值；

61、获取电网中的开关频率和系统功率，并基于网侧电压、直流母线电压和总电感值计算lcl滤波器中的电容值。

62、进一步的，所述根据网侧电压、直流母线电压、电网频率和交流测额定电流计算lcl滤波器的总电感值的函数为：

63、

64、其中，us表示网侧电压，udc表示直流母线电压，ω表示电网频率，is表示交流侧额定电流。

65、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

66、1.从电网中采集电力数据后，分别通过lcl滤波器和l滤波器对采集的电力数据进行滤波处理，抑制电力数据中的高频谐波部分和低频谐波部分，并通过控制算法驱动ad/dc变流器将滤波处理的电力数据由交流电转换为直流电，以及驱动dc/dc变流器将电力数据进行转换调整电力数据的电压，使得从电网中获取的电力数据可以存储于新能源汽车的电池电源中，以实现高效、安全地将电能存储于车载电池中，同时支持与电网的双向能量流动，优化整体能源利用效率。

67、2.通过集成的存储、运行和实施功能，实现了对新能源汽车电池与电网间双向能量转换的精确控制与实时监控，同时提供了用户友好的操作界面以便进行便捷的系统管理和操作。它能够监测和保护系统免受过压、过流和过温等异常情况的影响，确保关键参数的安全性和稳定性。此外，系统通过传输控制指令和运行状态信息，支持远程监控和故障诊断，从而保证了双向能量转换系统按照预定参数和要求稳定运行，并能够有效地进行故障处理和维护。