CN111490582A - 发电设备控制方法、装置、充电装置和充电*** - Google Patents

发电设备控制方法、装置、充电装置和充电*** Download PDF

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CN111490582A CN202010296138.6A CN202010296138A CN111490582A CN 111490582 A CN111490582 A CN 111490582A CN 202010296138 A CN202010296138 A CN 202010296138A CN 111490582 A CN111490582 A CN 111490582A
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Abstract

本发明实施例提出一种发电设备控制方法、装置、充电装置和充电***，涉及发电设备控制技术领域。该方法包括：获取发电设备的输出电压、输出功率和输出电流；根据输出电压、输出功率和预设电压获得油门的调节开度，以使输出电压与预设电压相同；获取功率转换模块输出的反馈电压；根据反馈电压和预设的恒定电压获得发电设备的目标电流；依据目标电流和输出电流调节功率转换模块的导通时间和关断时间，以使输出电流与目标电流相同。本发明提供的发电设备控制方法、装置、充电装置和充电***能够满足待充电电池不同充电功率下的充电需求。

Description

发电设备控制方法、装置、充电装置和充电***
技术领域
本发明涉及发电设备控制技术领域，具体而言，涉及一种发电设备控制方法、装置、充电装置和充电***。
背景技术
户外使用的电子设备因市电使用不方便，一般采用发电设备的方式对电子设备的待充电电池进行充电。
但现有的发电设备的充电控制方式，在待充电电池的充电功率发生变化时，并不能针对充电功率的变化而做出适应性的充电调整。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种发电设备控制方法、装置、充电装置和充电***，其能够满足待充电电池不同充电功率下的充电需求。
为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：
第一方面，实施例提供一种发电设备控制方法，应用于控制器，所述控制器与发动机的油门、发电设备和功率转换模块均电连接，所述方法包括：
获取所述发电设备的输出电压、输出功率和输出电流；
根据所述输出电压、输出功率和预设电压获得所述油门的调节开度，以使所述输出电压与所述预设电压相同；
获取所述功率转换模块输出的反馈电压；
根据所述反馈电压和预设的恒定电压获得所述发电设备的目标电流；
依据所述目标电流和所述输出电流调节所述功率转换模块的导通时间和关断时间，以使所述输出电流与所述目标电流相同。
第二方面，实施例提供一种发电设备控制装置，应用于控制器，所述控制器与发动机的油门、发电设备和功率转换模块均电连接，所述装置包括：
电信号获取模块，用于获取所述发电设备的输出电压、输出功率和输出电流；
油门开度调节模块，用于根据所述输出电压、输出功率和预设电压获得所述油门的调节开度，以使所述输出电压与所述预设电压相同；
所述电信号获取模块，还用于获取所述功率转换模块输出的反馈电压；
电压环控制模块，用于根据所述反馈电压和预设的恒定电压获得所述发电设备的目标电流；
电流环控制模块，用于依据所述目标电流和所述输出电流调节所述功率转换模块的导通时间和关断时间，以使所述输出电流与所述目标电流相同。
第三方面，实施例提供一种充电装置，包括控制器和功率转换模块，所述控制器与发动机的油门、发电设备和所述功率转换模块均电连接；
所述控制器用于获取所述发电设备的输出电压、输出功率和输出电流；
所述控制器还用于根据所述输出电压、输出功率和预设电压获得所述油门的调节开度，以使所述输出电压与所述预设电压相同；
所述控制器还用于获取所述功率转换模块输出的反馈电压；
所述控制器还用于根据所述反馈电压和预设的恒定电压获得所述发电设备的目标电流；
所述控制器还用于依据所述目标电流和所述输出电流调节所述功率转换模块的导通时间和关断时间，以使所述输出电流与所述目标电流相同。
第四方面，实施例提供一种充电***，包括发动机、发电设备和第三方面所述的充电装置，所述发电设备通过所述充电装置与待充电电池电连接，所述发动机分别于所述充电装置和所述发电设备电连接。
本发明实施例提供的发电设备控制方法、装置、充电装置和充电***，通过获取发电设备的输出电压、输出功率和输出电流；根据输出电压、输出功率和预设电压获得油门的调节开度，以使输出电压与预设电压相同；获取功率转换模块输出的反馈电压；根据反馈电压和预设的恒定电压获得发电设备的目标电流；依据目标电流和输出电流调节功率转换模块的导通时间和关断时间，以使输出电流与目标电流相同。可见，根据发电设备的输出电压和输出功率来调整油门开度，使发电设备的输出电压稳定为预设电压，无论针对哪种充电需求的待充电电池均能实现输出电压跟随预设电压，故能满足待充电电池不同充电功率下的充电需求。同时，根据功率转换模块的反馈电压、预设的恒定电压和发电设备的输出电流能够满足待充电电池的充电曲线所需要的恒压恒流充电需求。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了本发明实施例提供的一种充电***的结构示意图；
图2示出了本发明实施例提供的一种充电装置的结构示意图；
图3示出了本发明实施例提供的一种充电装置的电路示意图；
图4示出了本发明实施例提供的一种发电设备控制方法的流程示意图；
图5示出了图4所示的步骤S302的子流程示意图；
图6示出了图4所示的步骤S305的子流程示意图；
图7示出了本发明实施例提供的一种发电设备控制方法的信号走向拓扑图；
图8示出了本发明实施例提供的一种发电设备控制装置的结构示意图。
图标：100-充电***；110-充电装置；111-控制器；112-功率转换模块；1121-第一相开关单元；1122-第二相开关单元；1123-第三相开关单元；120-发动机；121-油门；130-发电设备；140-发电设备控制装置；141-电信号获取模块；142-油门开度调节模块；143-电压环控制模块；144-电流环控制模块；200-待充电电池；Q1-第一功率管；Q2-第二功率管；Q3-第三功率管；Q4-第四功率管；Q5-第五功率管；Q6-第六功率管；R1-第一开关电阻；R2-第二开关电阻；R3-第三开关电阻；L1-第一电感；L2-第二电感；L3-第三电感。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本申请下述各实施例所提供的充电***，可为户外使用的任一类型的电子设备供电，例如，充电***可以为无人机、无人车、无人船及电动车等供电。
请参照图1，为本实施例提供的充电***100的一种可实施的结构示意图。该充电***100包括充电装置110、发动机120和发电设备130，发电设备130通过充电装置110与待充电电池200电连接，发动机120分别与充电装置110和发电设备130电连接。
在本实施例中，待充电电池200为电子设备中的待充电电池200，待充电电池200可以为可拆卸电池，即待充电电池200可以从电子设备上拆卸下来，待充电电池200可插接至充电***100中，实现与充电装置110的电连接。待充电电池200也可以为不可拆卸电池，即待充电电池200可以与电子设备集成在一起，待充电电池200可通过电源线实现与充电装置110的电连接。
其中，待充电电池200可以为锂电池或蓄电池等，在本实施例中，以待充电电池200为锂电池为例进行说明。发动机120可以为柴油发动机。发电设备130可以为交流发电机，具体可以为磁电机(PGM)。发动机120可通过转轴与发电设备130连接。
当电子设备进行作业时，即电子设备未处于充电状态时，待充电电池200是与充电装置110无连接关系的。故当电子设备中的待充电电池200电量不足时，可将待充电电池200以插接的方式实现与充电装置110的电连接，或将待充电电池200通过电源线的方式实现与充电装置110的电连接。
当待充电电池200与充电装置110处于电连接状态时，充电装置110用于将发电设备130输出的交流电转换为直流电，并将直流电传输至待充电电池200，以使待充电电池200充电。
请参照图2，为图1中所示的充电装置110的一种可实施的结构示意图。该充电装置110包括控制器111和功率转换模块112，控制器111与发动机120的油门121、发电设备130和功率转换模块112均电连接，发电设备130通过功率转换模块112与待充电电池200电连接。
在本实施例中，当待充电电池200与功率转换模块112处于电连接状态时，控制器111用于获取发电设备130的输出电压、输出功率和输出电流；控制器111还用于根据输出电压、输出功率和预设电压获得油门121的调节开度，以使输出电压与预设电压相同；控制器111还用于获取功率转换模块112输出的反馈电压；控制器111还用于根据反馈电压和预设的恒定电压获得发电设备130的目标电流；控制器111还用于依据目标电流和输出电流调节功率转换模块112的导通时间和关断时间，以使输出电流与目标电流相同。其中，发电设备130输出的交流电包括输出电压和输出电流，充电装置110转换得到的直流电包括功率转换模块112输出的反馈电压。
可以理解，控制器111可以通过调节油门121的开度大小实现调节发动机120驱动发电设备130转动的机械能大小，进而实现调节发电设备130的转速大小，发电设备130的转速大小的改变会对应调节输出电压的大小。
控制器111根据反馈电压和预设的恒定电压获得发电设备130的目标电流可以理解为待充电电池200的恒流恒压充电过程中的恒流充电阶段。也可以理解为待充电电池200的恒流恒压充电过程由电压环与电流环串联控制环路组成，控制器111根据反馈电压和预设的恒定电压获得发电设备130的目标电流为电压环环路的内容。控制器111依据目标电流和输出电流调节功率转换模块112的导通时间和关断时间可以理解为待充电电池200的恒流恒压充电过程中的恒压充电阶段，也可以理解为电流环环路的内容。
可见，根据发电设备130的输出电压和输出功率来调整油门121开度，使发电设备130的输出电压稳定为预设电压，无论针对哪种充电需求的待充电电池200均能实现输出电压跟随预设电压，故能满足待充电电池200不同充电功率下的充电需求。同时，根据功率转换模块112的反馈电压、预设的恒定电压和发电设备130的输出电流能够满足待充电电池200的充电曲线所需要的恒压恒流充电需求。
请参照图3，为图2中所示的功率转换模块112的一种可实施的电路示意图。该功率转换模块112可以采用三相六路开关模块；且功率转换模块112还可以采用类似BOOST升压拓扑结构，用于将发电设备130输出的交流电升压转换处理得到直流电。由于功率转换模块112可以采用类似BOOST升压拓扑结构，使得功率阻容等器件的耐压可以选择低的耐压值，以便充电装置110的结构简单、体积更小。
在本实施例中，功率转换模块112包括第一相开关单元1121、第二相开关单元1122和第三相开关单元1123，第一相开关单元1121包括第一功率管Q1、第二功率管Q2和第一开关电阻R1，第二相开关单元1122包括第三功率管Q3、第四功率管Q4和第二开关电阻R2，第三相开关单元1123包括第五功率管Q5、第六功率管Q6和第三开关电阻R3。
第一功率管Q1的第一引脚、第二功率管Q2的第一引脚、第三功率管Q3的第一引脚、第四功率管Q4的第一引脚、第五功率管Q5的第一引脚和第六功率管Q6的第一引脚均与控制器111电连接，第一功率管Q1的第二引脚、第三功率管Q3的第二引脚和第五功率管Q5的第二引脚均与待充电电池200的正极电连接，第二功率管Q2的第二引脚与第一功率管Q1的第三引脚电连接，第四功率管Q4的第二引脚与第三功率管Q3的第三引脚电连接，第六功率管Q6的第二引脚与第五功率管Q5的第三引脚电连接，发电设备130的第一相端口电连接于第一功率管Q1的第三引脚与第二功率管Q2的第二引脚之间，发电设备130的第二相端口电连接于第三功率管Q3的第三引脚与第四功率管Q4的第二引脚之间，发电设备130的第三相端口电连接于第五功率管Q5的第三引脚与第六功率管Q6的第二引脚之间，第二功率管Q2的第三引脚通过第一开关电阻R1与待充电电池200的负极电连接，第四功率管Q4的第三引脚通过第二开关电阻R2与待充电电池200的负极电连接，第六功率管Q6的第三引脚通过第三开关电阻R3与待充电电池200的负极电连接。
可以理解，控制器111可以向第一功率管Q1的第一引脚、第二功率管Q2的第一引脚、第三功率管Q3的第一引脚、第四功率管Q4的第一引脚、第五功率管Q5的第一引脚和第六功率管Q6的第一引脚分别产生六路控制信号，以分别控制第一功率管Q1、第二功率管Q2、第三功率管Q3、第四功率管Q4、第五功率管Q5和第六功率管Q6的导通时间和关断时间，进而实现输出电流与目标电流相同。
其中，第一功率管Q1、第二功率管Q2、第三功率管Q3、第四功率管Q4、第五功率管Q5和第六功率管Q6均可以采用MOS管(metal oxide semiconductor，金属-氧化物-半导体场效应晶体管)，第一功率管Q1、第二功率管Q2、第三功率管Q3、第四功率管Q4、第五功率管Q5和第六功率管Q6的第一引脚可以理解为MOS管的栅极，第一功率管Q1、第二功率管Q2、第三功率管Q3、第四功率管Q4、第五功率管Q5和第六功率管Q6的第二引脚可以理解为MOS管的漏极，第一功率管Q1、第二功率管Q2、第三功率管Q3、第四功率管Q4、第五功率管Q5和第六功率管Q6的第三引脚可以理解为MOS管的源极。发电设备130的第一相端口可以设置为A相，发电设备130的第二相端口可以设置为B相，发电设备130的第三相端口可以设置为C相。
进一步地，在本实施例中，第一相开关单元1121还包括第一电感L1，第二相开关单元1122还包括第二电感L2，第三相开关单元1123还包括第三电感L3，发电设备130的第一相端口通过第一电感L1电连接于第一功率管Q1的第三引脚和第二功率管Q2的第二引脚之间，发电设备130的第二相端口通过第二电感L2电连接于第三功率管Q3的第三引脚和第四功率管Q4的第二引脚之间，发电设备130的第三相端口通过第三电感L3电连接于第五功率管Q5的第三引脚和第六功率管Q6的第二引脚之间。
可以理解，第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3用于补偿发电设备130的电感量和/或待充电电池200的电感量。即第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3用于起到电能存储的作用，以实现补偿发电设备130的电感量和/或待充电电池200的电感量。其中，第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3的大小可以根据发电设备130的电感量和待充电电池200的电感量确定。当然，功率转换模块112还可以根据发电设备130的电感量和待充电电池200的电感量确定是否需要设置第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3。
请参考图4，为本发明实施例提供的发电设备控制方法的一种流程示意图。需要说明的是，本发明实施例提供的发电设备控制方法并不以图4以及以下的具体顺序为限制，应当理解，在其他实施例中，本发明实施例提供的发电设备控制方法其中部分步骤的顺序可以根据实际需要相互交换，或者其中的部分步骤也可以省略或删除。该发电设备控制方法可以应用在图2-3所示的控制器111中，下面将对图4所示的具体流程进行详细阐述。
步骤S301，获取发电设备的输出电压、输出功率和输出电流。
在本实施例中，发电设备130的输出电压为发电设备130输出的交流电压的幅值，获取输出电压的具体原理为：获取发电设备130实时输出的交流电压；对交流电压进行幅值计算获得输出电压。其中，发电设备130实时输出的交流电压为三相交流电压，实时交流电压包括a相交流电压、b相交流电压和c相交流电压。
在本实施例中，输出电流为发电设备130的三相交流电流，输出电流包括第一相实时电流、第二相实时电流和第三相实时电流。其中，第一相实时电流可以为a相实时电流，第二相实时电流可以为b相实时电流，第三相实时电流可以为c相实时电流。
在本实施例中，发电设备130可以包括电压采集单元(图未示)和电流采集单元(图未示)，电压采集单元和电流采集单元均与控制器111电连接。电压采集单元用于采集发电设备130的实时输出的交流电压，并将实时输出的交流电压发送至控制器111。电流采集单元用于采集发电设备130的实时输出的交流电流，并将实时输出的交流电流发送至控制器111。控制器111可以根据实时输出的交流电压和实时输出的交流电流计算得到输出功率。其中，电压采集单元可以采用采样电阻，电流采集单元可以采用互感器。
步骤S302，根据输出电压、输出功率和预设电压获得油门的调节开度，以使输出电压与预设电压相同。
在本实施例中，预设电压可以根据待充电电池200充电时的实时充电电压进行设置。预设电压可以通过以下公式计算得到：
Figure BDA0002452265770000101
其中，Vref用于表示预设电压，Vmin用于表示最小预设电压；Vmax用于表示最大预设电压，Vout用于表示待充电电池200充电时的实时充电电压，k1用于表示第一系数。
可以理解，最小预设电压Vmin和最大预设电压Vmax均可以由待充电电池200允许充电的最小电压和最大电压决定。最小预设电压Vmin和最大预设电压Vmax可以分别为待充电电池200允许充电的最小电压和最大电压，可以分别为待充电电池200允许充电的最小电压和最大电压乘以系数获得。
在本实施例中，若实时充电电压Vout乘以第一系数k1的值若小于或等于最小预设电压Vmin的值，那么预设电压Vref的取值为最小预设电压Vmin的值。若实时充电电压Vout乘以第一系数k1的值若大于最小预设电压Vmin的值且小于最大预设电压Vmax的值，那么预设电压Vref的取值为实时充电电压Vout乘以第一系数k1的值。若实时充电电压Vout乘以第一系数k1的值若大于或等于最大预设电压Vmax的值，那么预设电压Vref的取值为最大预设电压Vmax的值。
在实时充电电压Vout乘以第一系数k1的值若小于或等于最小预设电压Vmin的值时，将预设电压Vref的取值设置为最小预设电压Vmin的值；以及在实时充电电压Vout乘以第一系数k1的值若大于或等于最大预设电压Vmax的值时，将预设电压Vref的取值设置为最大预设电压Vmax的值，可以防止设置的预设电压Vref的值过大或过小，进而保证了待充电电池200充电过程中不会因为过压或欠压造成损坏。
其中，第一系数k1的取值可以设置为小于1。具体地，第一系数k1的取值可以在0.5-0.9范围内。在本实施例中，第一系数k1的取值设置为0.85。因为功率转换模块112为升压拓扑结构，那么实时充电电压Vout的值应大于预设电压Vref的值，第一系数k1的值应对应设置为小于1。且考虑到功率转换模块112的电流关系、占空比限制、控制裕量等，以及为了防止实时充电电压Vout与预设电压Vref之间的压差过大，而导致功率转换模块112的功率损耗过大，故将第一系数k1的取值设置在0.5-0.9范围内。
步骤S303，获取功率转换模块输出的反馈电压。
在本实施例中，功率转换模块112输出的反馈电压也可以理解为待充电电池200充电时的实时充电电压，功率转换模块112输出的反馈电压也可以理解为充电装置110输出的直流电压。
其中，充电装置110还包括电压采集器(图未示)，电压采集器与控制器111电连接，电压采集器用于采集功率转换模块112输出端的反馈电压，并将反馈电压传输至控制器111。电压采集器可以采用采样电阻。
步骤S304，根据反馈电压和预设的恒定电压获得发电设备的目标电流。
在本实施例中，预设的恒定电压根据待充电电池200的电压进行设置，待充电电池200的电压可以理解为待充电电池200作为电源时向电子设备提供的供电电压。
步骤S305，依据目标电流和输出电流调节功率转换模块的导通时间和关断时间，以使输出电流与目标电流相同。
在本实施例中，请参照图5，控制器111根据输出电压、输出功率和预设电压获得油门121的调节开度可以采用以下步骤实现：
步骤S401，根据输出电压与预设电压的差值获得油门的初始调节开度。
在本实施例中，控制器111可以将输出电压与预设电压的差值通过比例控制算法(又名：P控制算法)进行计算，以获得油门121的初始调节开度。
可以理解，电压值与油门121的调节开度的大小可以预先设置对应关系。例如，电压值为1V，对应的油门121调节开度大小则可以为1度；电压值为2V，对应的油门121调节开度大小则可以为2度。若输出电压与预设电压的差值为2.5V，那么初始调节开度则可以对应为2.5度。
步骤S402，根据油门的初始调节开度的大小确定调整开度。
在本实施例中，由于油门121是通过步进电机进行调整，当初始调节开度的大小越小时，油门121开度的调整也较小，从而使发动机120处于稳定的状态。故为了防止油门121大幅跳动，故需将初始调节开度的大小与预设限幅开度范围进行比较，若初始调节开度的大小在限幅开度范围内，则将初始调节开度作为调整开度。若初始调节开度的大小不在限幅开度范围内，则依据限幅开度范围获得最大可调开度或最小可调开度，并将最大可调开度或最小可调开度作为调整开度。
可以理解，发动机120的油门121开度根据初始调节开度的大小进行变化，初始调节开度的大小在限幅开度范围内，则认为油门121的跳动幅度不算大，能使发动机120处于稳定的状态。初始调节开度的大小不在限幅开度范围内，则认为油门121的跳动幅度过大，使得发动机120不能处于稳定的状态，故需要对初始调节开度进行限幅。其中，最大可调开度可以为限幅开度范围的最大值，最小可调开度可以为限幅开度范围的最小值。若调整开度为正，控制器111会调大油门121的开度；若调整开度为负，控制器111会调小油门121的开度。
例如，限幅开度范围可以设置为[-Kmax，Kmax]，若初始调节开度K初大于最大可调开度Kmax，那么将最大可调开度Kmax作为调整开度K调；若初始调节开度K初小于最小可调开度-Kmax，那么将最小可调开度-Kmax作为调整开度K调；若初始调节开度K初在[-Kmax，Kmax]范围内，那么将初始调节开度K初作为调整开度K调。
步骤S403，根据输出功率的变化量调节油门的调整开度，以获得油门的调节开度。
在本实施例中，控制器111根据发电设备130的输出电压对电动机的油门121开度进行调节的同时，控制器111还可以根据输出功率的变化量进一步的对电动机的油门121开度进行叠加调节。其中，控制器111根据输出电压对电动机的油门121开度进行调节的动作和根据输出功率的变化量对电动机的油门121开度进行调节的动作是并行进行的。
在本实施例中，控制器111根据输出功率的变化量调节油门121的调整开度的具体原理为：通过预设采样周期计算得到输出功率的变化量；根据输出功率的变化量计算得到微调开度；依据微调开度对调整开度进行调节，以获得油门121的调节开度。
可以理解，输出功率的变化量由采样周期的终止时刻对应的终止输出功率与采用周期的初始时刻对应的初始输出功率相减得到。
在本实施例中，微调开度可以采用以下公式计算得到：
Kpow＝k2*PΔ-Pmax≤PΔ≤Pmax；
其中，Kpow用于表示微调开度，k2用于表示第二系数，PΔ用于表示输出功率的变化量，Pmax用于表示输出功率预设的最大变化量。
可以理解，若输出功率的变化量PΔ大于0，控制器111会调大油门121的开度；若输出功率的变化量PΔ等于0，油门121的开度保持不变；若输出功率的变化量PΔ小于0，控制器111会调小油门121的开度。在发电设备130的输出功率变化时控制器111同步调整油门121开度，使发电设备130更容易趋于稳定状态。
在本实施例中，控制器111根据反馈电压和预设的恒定电压获得发电设备130的目标电流的具体原理为：控制器111可以将反馈电压与恒定电压的差值通过比例积分控制算法(又名：PI控制算法)进行计算获得目标电流。
在本实施例中，为了防止充电装置110输出的直流电跳动幅度过大，控制器111可以将反馈电压与恒定电压的差值通过比例积分控制算法进行计算获得初始目标电流；将初始目标电流与预设限幅电流范围进行比较，若初始目标电流在限幅电流范围内，则将初始目标电流作为目标电流；若初始目标电流不在限幅电流范围内，则依据限幅电流范围获得最大可调电流或最小可调电流，并将最大可调电流或最小可调电流作为目标电流。
可以理解，最大可调电流为限幅电流范围的最大值，最小可调电流为限幅电流范围的最小值。例如，若限幅电流范围设置为[0，Imax]，那么最大可调电流则为Imax，最小可调电流则为0。若初始目标电流大于最大可调电流Imax，则将最大可调电流Imax作为目标电流；若初始目标电流小于最小可调电流0，则将最小可调电流0作为目标电流；若初始目标电流在[0，Imax]范围内，则将初始目标电流作为目标电流。
在本实施例中，当反馈电压低于恒定电压时，即反馈电压与恒定电压的差值为负时，初始目标电流为一定值，且该定值可以设置为待充电电池200充电时允许的最大电流值。当反馈电压高于或等于恒定电压时，及反馈电压与恒定电压的差值为0或正时，可以根据待充电电池200的特性确定初始目标电流的值。例如，当反馈电压高于或等于恒定电压时，及反馈电压与恒定电压的差值为0或正时，初始目标电流的值可以与反馈电压与恒定电压的差值呈线性关系。
在本实施例中，请参照图6，控制器111依据目标电流和输出电流调节功率转换模块112的导通时间和关断时间，以使输出电流与目标电流相同可以采用以下步骤实现：
步骤S501，获取发电设备的相位角。
在本实施例中，发电设备130的相位角可以根据发电设备130的转速、输出电压和输出电流经过角度计算得到。其中，发电设备130还可以包括转速采集单元(图未示)，转速采集单元与控制器111电连接。转速采集单元用于采集发电设备130的转速，并将转速发送至控制器111。转速采集单元可以采用霍尔传感器或转速传感器。
步骤S502，根据相位角和目标电流计算得到第一相目标电流、第二相目标电流和第三相目标电流。
在本实施例中，第一相目标电流可以理解为a相目标电流，第二相目标电流可以理解为b相目标电流，第三相目标电流可以理解为c相目标电流。
可以理解，第一相目标电流、第二相目标电流和第三相目标电流可以通过以下公式计算得到：
Figure BDA0002452265770000141
其中，Ia用于表示第一相目标电流，Ib用于表示第二相目标电流，Ic用于表示第三相目标电流，Iampref用于表示目标电流，θ用于表示相位角。
在本实施例中，通过相位角计算得到的第一相目标电流、第二相目标电流和第三相目标电流能够与发电设备130的a相交流电压、b相交流电压和c相交流电压保持同步。
步骤S503，根据第一相目标电流和第一相实时电流调节第一相开关单元的导通时间和关断时间，以使第一相实时电流与第一相目标电流相同。
在本实施例中，控制器111可以将第一相实时电流与第一相目标电流的差值通过比例积分控制算法进行计算得到初始第一相调节电流，再将初始第一相调节电流与预设输出限幅电流范围进行比较，若初始第一相调节电流在输出限幅电流范围内，则将初始第一相调节电流作为第一相调节电流；若初始第一相电流不在输出限幅电流范围内，则依据输出限幅电流范围获得第一相最大可调电流或第一相最小可调电流，并将第一相最大可调电流或第一相最小可调电流作为第一相调节电流。控制器111根据第一相调节电流驱动第一相开关单元1121中的第一功率管Q1和第二功率管Q2进行开关动作，以使第一相实时电流与第一相目标电流相同。
可以理解，若第一相实时电流低于第一相目标电流，即第一相实时电流与第一相目标电流的差值为负，控制器111会对应延长第一相开关单元1121的导通时间，缩短第一相开关单元1121的关断时间。若第一相实时电流高于第一相目标电流，即第一相实时电流与第一相目标电流的差值为正，控制器111会对应缩短第一相开关单元1121的导通时间，延长第一相开关单元1121的关断时间。
步骤S504，根据第二相目标电流和第二相实时电流调节第二相开关单元的导通时间和关断时间，以使第二相实时电流与第二相目标电流相同。
在本实施例中，控制器111可以将第二相实时电流与第二相目标电流的差值通过比例积分控制算法进行计算得到初始第二相调节电流，再将初始第二相调节电流与预设输出限幅电流范围进行比较，若初始第二相调节电流再输出限幅电流范围内，则将初始第二相调节电流作为第二相调节电流；若初始第二相电流不在输出限幅电流范围内，则依据输出限幅电流范围获得第二相最大可调电流或第二相最小可调电流，并将第二相最大可调电流或第二相最小可调电流作为第二相调节电流。控制器111根据第二相调节电流驱动第二相开关单元1122中的第三功率管Q3和第四功率管Q4进行开关动作，以使第二相实时电流与第二相目标电流相同。
可以理解，若第二相实时电流低于第二相目标电流，即第二相实时电流与第二相目标电流的差值为负，控制器111会对应延长第二相开关单元1122的导通时间，缩短第二相开关单元1122的关断时间。若第二相实时电流高于第二相目标电流，即第二相实时电流与第二相目标电流的差值为正，控制器111会对应缩短第二相开关单元1122的导通时间，延长第二相开关单元1122的关断时间。
步骤S505，根据第三相目标电流和第三相实时电流调节第三相开关单元的导通时间和关断时间，以使第三相实时电流与第三相目标电流相同。
在本实施例中，控制器111可以将第三相实时电流与第三相目标电流的差值通过比例积分控制算法进行计算得到初始第三相调节电流，再将初始第三相调节电流与预设输出限幅电流范围进行比较，若初始第三相调节电流再输出限幅电流范围内，则将初始第三相调节电流作为第三相调节电流；若初始第三相电流不在输出限幅电流范围内，则依据输出限幅电流范围获得第三相最大可调电流或第三相最小可调电流，并将第三相最大可调电流或第三相最小可调电流作为第三相调节电流。控制器111根据第三相调节电流驱动第三相开关单元1123中的第五功率管Q5和第六功率管Q6进行开关动作，以使第三相实时电流与第三相目标电流相同。
可以理解，若第三相实时电流低于第三相目标电流，即第三相实时电流与第三相目标电流的差值为负，控制器111会对应延长第三相开关单元1123的导通时间，缩短第三相开关单元1123的关断时间。若第三相实时电流高于第三相目标电流，即第三相实时电流与第三相目标电流的差值为正，控制器111会对应缩短第三相开关单元1123的导通时间，延长第三相开关单元1123的关断时间。
请参照图7，为本实施例提供的发电设备控制方法的一种可实施的信号走向拓扑图，发电设备控制方法的工作原理具体可以分为油门121控制部分和待充电电池200充电控制部分。油门121控制部分具体的工作原理为：先根据待充电电池200充电时的实时充电电压Vout设置预设电压Vref，同时根据电压采集单元采集得到的交流电压Vinabc和电流采集单元采集得到的交流电流Iinabc进行幅值计算获得输出电压Vamp。然后再将输出电压与预设电压的差值通过比例控制算法进行计算，获得油门121的初始调节开度，并对初始调节开度进行限幅确定调整开度。再根据输出功率的变化量调节调整开度，以获得油门121的调节开度。
待充电电池200充电控制部分具体的工作原理为：待充电电池200充电控制部分主要是通过对电压环和电流环的闭环控制完成待充电电池200充电曲线所需要的恒压恒流充电需求。待充电电池200充电控制部分可以理解为由电压环与电流环串联控制环路组成，即也可以理解为待充电电池200充电控制部分先进行电压环控制环路，再进行电流环控制环路。电压环控制环路具体工作流程为：将功率转换模块112输出的反馈电压Vout和根据待充电电池200的电压确定的恒定电压Voutref的差值，通过比例积分控制算法进行计算获得初始目标电流，并将初始目标电流进行限幅控制获得目标电流Iampref。电流环控制环路具体工作流程为：先根据发电设备130的转速ω、输出电压和输出电流经过角度计算得到相位角θ，根据相位角θ和目标电流Iampref计算得到第一相目标电流Ia、第二相目标电流Ib和第三相目标电流Ic。再将第一相实时电流Iina与第一相目标电流Ia的差值通过比例积分控制算法进行计算得到初始第一相调节电流，并将初始第一相调节电流进行限幅控制获得第一相调节电流；再将第二相实时电流Iinb与第二相目标电流Ib的差值通过比例积分控制算法进行计算得到初始第二相调节电流，并将初始第二相调节电流进行限幅控制获得第二相调节电流；再将第三相实时电流Iinc与第三相目标电流Ic的差值通过比例积分控制算法进行计算得到初始第三相调节电流，并将初始第三相调节电流进行限幅控制获得第三相调节电流。最后根据第一相调节电流驱动第一相开关单元1121的开关动作，以使第一相实时电流Iina与第一相目标电流Ia相同；根据第二相调节电流驱动第二相开关单元1122的开关动作，以使第二相实时电流Iinb与第二相目标电流Ib相同；根据第三相调节电流驱动第三相开关单元1123的开关动作，以使第三相实时电流Iinc与第三相目标电流Ic相同。
同时，控制器111还可以与待充电电池200电连接，用于获取不同类型的待充电电池200信息及不同的待充电电池200状态，进而可以根据不同类型的待充电电池200信息及不同的待充电电池200状态控制功率转换模块112匹配输出对应的直流电，更好的完成充电过程，提高充电可靠性。
为了执行上述实施例及各个可能的方式中的相应步骤，下面给出一种发电设备控制装置140的实现方式，可选地，该发电设备控制装置140可以采用上述图2所示的控制器111的器件结构。进一步地，请参阅图8，图8为本发明实施例提供的一种发电设备控制装置140的功能模块图。需要说明的是，本实施例所提供的发电设备控制装置140，其基本原理及产生的技术效果和上述实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考上述的实施例中相应内容。该发电设备控制装置140包括：电信号获取模块141、油门开度调节模块142、电压环控制模块143和电流环控制模块144。
电信号获取模块141用于获取发电设备130的输出电压、输出功率和输出电流。
电信号获取模块141还用于获取功率转换模块112输出的反馈电压。
可以理解，电信号获取模块141可以执行上述步骤S301和步骤S303中内容。
油门开度调节模块142用于根据输出电压、输出功率和预设电压获得油门121的调节开度，以使输出电压与预设电压相同。
其中，油门开度调节模块142用于根据输出电压与预设电压的差值获得油门121的初始调节开度；根据油门121的初始调节开度的大小确定调整开度；根据输出功率的变化量调节油门121的调整开度，以获得油门121的调节开度。
可以理解，油门开度调节模块142可以执行上述步骤S302、步骤S401、步骤S402和步骤S403中内容。
电压环控制模块143用于根据反馈电压和预设的恒定电压获得发电设备130的目标电流。
可以理解，电压环控制模块143可以执行上述步骤S304中内容。
电流环控制模块144用于依据目标电流和输出电流调节功率转换模块112的导通时间和关断时间，以使输出电流与目标电流相同。
其中，电流环控制模块144用于获取发电设备130的相位角；根据相位角和目标电流计算得到第一相目标电流、第二相目标电流和第三相目标电流；根据第一相目标电流和第一相实时电流调节第一相开关单元1121的导通时间和关断时间，以使第一相实时电流与第一相目标电流相同；根据第二相目标电流和第二相实时电流调节第二相开关单元1122的导通时间和关断时间，以使第二相实时电流与第二相目标电流相同；根据第三相目标电流和第三相实时电流调节第三相开关单元1123的导通时间和关断时间，以使第三相实时电流与第三相目标电流相同。
可以理解，电流环控制模块144可以执行上述步骤S305、步骤S501、步骤S502、步骤S503、步骤S504和步骤S505中内容。
可选地，上述模块可以软件或固件(Firmware)的形式存储于图2所示的控制器111中，并可由控制器111执行。同时，执行上述模块所需的数据、程序的代码等可以存储在控制器111中。
综上所述，本发明实施例提供的一种发电设备控制方法、装置、充电装置和充电***，通过获取发电设备的输出电压、输出功率和输出电流；根据输出电压、输出功率和预设电压获得油门的调节开度，以使输出电压与预设电压相同；获取功率转换模块输出的反馈电压；根据反馈电压和预设的恒定电压获得发电设备的目标电流；依据目标电流和输出电流调节功率转换模块的导通时间和关断时间，以使输出电流与目标电流相同。可见，根据发电设备的输出电压和输出功率来调整油门开度，使发电设备的输出电压稳定为预设电压，无论针对哪种充电需求的待充电电池均能实现输出电压跟随预设电压，故能满足待充电电池不同充电功率下的充电需求。同时，根据功率转换模块的反馈电压、预设的恒定电压和发电设备的输出电流能够满足待充电电池的充电曲线所需要的恒压恒流充电需求。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种发电设备控制方法，其特征在于，应用于控制器，所述控制器与发动机的油门、发电设备和功率转换模块均电连接，所述方法包括：
获取所述发电设备的输出电压、输出功率和输出电流；
根据所述输出电压、输出功率和预设电压获得所述油门的调节开度，以使所述输出电压与所述预设电压相同；
获取所述功率转换模块输出的反馈电压；
根据所述反馈电压和预设的恒定电压获得所述发电设备的目标电流；
依据所述目标电流和所述输出电流调节所述功率转换模块的导通时间和关断时间，以使所述输出电流与所述目标电流相同。
2.根据权利要求1所述的发电设备控制方法，其特征在于，所述根据所述输出电压、输出功率和预设电压获得所述油门的调节开度，以使所述输出电压与所述预设电压相同的步骤包括：
根据所述输出电压与所述预设电压的差值获得所述油门的初始调节开度；
根据所述油门的初始调节开度的大小确定调整开度；
根据所述输出功率的变化量调节所述油门的调整开度，以获得所述油门的调节开度。
3.根据权利要求2所述的发电设备控制方法，其特征在于，所述根据所述油门的初始调节开度的大小确定调整开度的步骤包括：
将所述初始调节开度的大小与预设限幅开度范围进行比较，若所述初始调节开度的大小在所述限幅开度范围内，则将所述初始调节开度作为所述调整开度；
若所述初始调节开度的大小不在所述限幅开度范围内，则依据所述限幅开度范围获得最大可调开度或最小可调开度，并将所述最大可调开度或最小可调开度作为所述调整开度。
4.根据权利要求2所述的发电设备控制方法，其特征在于，所述根据所述输出电压与所述预设电压的差值获得所述油门的初始调节开度的步骤包括：
将所述输出电压与所述预设电压的差值通过比例控制算法进行计算，以获得所述油门的初始调节开度。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的发电设备控制方法，其特征在于，所述功率转换模块还与待充电电池电连接，所述功率转换模块用于为所述待充电电池充电；所述预设电压通过以下公式计算得到：
Figure FDA0002452265760000021
其中，Vref用于表示预设电压，Vmin用于表示最小预设电压；Vmax用于表示最大预设电压，Vout用于表示所述待充电电池充电时的实时充电电压，k1用于表示第一系数。
6.根据权利要求5所述的发电设备控制方法，其特征在于，k1的值小于1。
7.根据权利要求1-4任意一项所述的发电设备控制方法，其特征在于，所述获取所述发电设备的输出电压的步骤包括：
获取所述发电设备实时输出的交流电压；
对所述交流电压进行幅值计算获得所述输出电压。
8.根据权利要求2所述的发电设备控制方法，其特征在于，所述根据所述输出功率的变化量调节所述油门的调整开度，以获得所述油门的调节开度的步骤包括：
通过预设采样周期计算得到所述输出功率的变化量；
根据所述输出功率的变化量计算得到微调开度；
依据所述微调开度对所述调整开度进行调节，以获得所述油门的调节开度。
9.根据权利要求8所述的发电设备控制方法，其特征在于，所述微调开度采用以下公式计算得到：
Kpow＝k2*PΔ -Pmax≤PΔ≤Pmax；
其中，Kpow用于表示微调开度，k2用于表示第二系数，PΔ用于表示所述输出功率的变化量，Pmax用于表示所述输出功率预设的最大变化量。
10.根据权利要求1所述的发电设备控制方法，其特征在于，所述根据所述反馈电压和预设的恒定电压获得所述发电设备的目标电流的步骤包括：
将所述反馈电压与所述恒定电压的差值通过比例积分控制算法进行计算获得所述目标电流。
11.根据权利要求10所述的发电设备控制方法，其特征在于，所述将所述反馈电压与所述恒定电压的差值通过比例积分控制算法进行计算获得所述目标电流的步骤包括：
将所述反馈电压与所述恒定电压的差值通过比例积分控制算法进行计算获得初始目标电流；
将所述初始目标电流与预设限幅电流范围进行比较，若所述初始目标电流在所述限幅电流范围内，则将所述初始目标电流作为所述目标电流；
若所述初始目标电流不在所述限幅电流范围内，则依据所述限幅电流范围获得最大可调电流或最小可调电流，并将所述最大可调电流或最小可调电流作为所述目标电流。
12.根据权利要求1所述的发电设备控制方法，其特征在于，所述输出电流包括第一相实时电流、第二相实时电流和第三相实时电流，所述功率转换模块包括第一相开关单元、第二相开关单元和第三相开关单元，所述依据所述目标电流和所述输出电流调节所述功率转换模块的导通时间和关断时间，以使所述输出电流与所述目标电流相同的步骤包括：
获取所述发电设备的相位角；
根据所述相位角和所述目标电流计算得到第一相目标电流、第二相目标电流和第三相目标电流；
根据所述第一相目标电流和所述第一相实时电流调节所述第一相开关单元的导通时间和关断时间，以使所述第一相实时电流与所述第一相目标电流相同；
根据所述第二相目标电流和所述第二相实时电流调节所述第二相开关单元的导通时间和关断时间，以使所述第二相实时电流与所述第二相目标电流相同；
根据所述第三相目标电流和所述第三相实时电流调节所述第三相开关单元的导通时间和关断时间，以使所述第三相实时电流与所述第三相目标电流相同。
13.根据权利要求12所述的发电设备控制方法，其特征在于，所述第一相目标电流、第二相目标电流和第三相目标电流通过以下公式计算得到：
Figure FDA0002452265760000041
其中，Ia用于表示所述第一相目标电流，Ib用于表示所述第二相目标电流，Ic用于表示所述第三相目标电流，Iampref用于表示所述目标电流，θ用于表示所述相位角。
14.一种发电设备控制装置，其特征在于，应用于控制器，所述控制器与发动机的油门、发电设备和功率转换模块均电连接，所述装置包括：
电信号获取模块，用于获取所述发电设备的输出电压、输出功率和输出电流；
油门开度调节模块，用于根据所述输出电压、输出功率和预设电压获得所述油门的调节开度，以使所述输出电压与所述预设电压相同；
所述电信号获取模块，还用于获取所述功率转换模块输出的反馈电压；
电压环控制模块，用于根据所述反馈电压和预设的恒定电压获得所述发电设备的目标电流；
电流环控制模块，用于依据所述目标电流和所述输出电流调节所述功率转换模块的导通时间和关断时间，以使所述输出电流与所述目标电流相同。
15.一种充电装置，其特征在于，包括控制器和功率转换模块，所述控制器与发动机的油门、发电设备和所述功率转换模块均电连接；
所述控制器用于获取所述发电设备的输出电压、输出功率和输出电流；
所述控制器还用于根据所述输出电压、输出功率和预设电压获得所述油门的调节开度，以使所述输出电压与所述预设电压相同；
所述控制器还用于获取所述功率转换模块输出的反馈电压；
所述控制器还用于根据所述反馈电压和预设的恒定电压获得所述发电设备的目标电流；
所述控制器还用于依据所述目标电流和所述输出电流调节所述功率转换模块的导通时间和关断时间，以使所述输出电流与所述目标电流相同。
16.一种充电***，其特征在于，包括发动机、发电设备和如权利要求15所述的充电装置，所述发电设备通过所述充电装置与待充电电池电连接，所述发动机分别与所述充电装置和所述发电设备电连接。
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