本发明涉及电动汽车，特别是一种无电解电容的直流充电桩模块及其输出纹波控制方法。
背景技术：
1、随着电动汽车续航里程的不断增加，充电速度是限制电动汽车产业发展的重要因素，对单个直流充电桩模块的输出功率需求越来越高。常见的充电桩模块的功率等级包括11kw、22kw和40kw等。通过多个直流充电桩模块的并联使用能大幅提高总的充电功率，有效提高电动汽车电池的充电速率。
2、直流充电桩模块通常为两级式结构：前级的三相功率因数校正(power factorcorrection,pfc)整流器(实现交直流变换及功率因数校正)和后级的dc/dc变换器(满足宽电池电压范围的充电需求)。前级三相pfc整流器对电网输入的三相电进行整流，提高功率因数。前级pfc主要的拓扑方案有三相六开关pfc整流器、三相vienna整流器和swiss整流器等，常用的控制方法有dq解耦控制、三相独立控制和中点电位平衡控制等。后级dc/dc变换器用于对三相pfc整流器的输出实现电压等级变换，具备升降压的功能。后级主要采用的拓扑方案有llc谐振变换器、串联谐振变换器和移相全桥变换器等，主要采用的控制方法有变频控制、变占空比控制和移相控制等。
3、在传统方案中，通常将大容量电解电容用作储能电容来平衡车用充电电源输入与输出的瞬时功率的差值。但电解电容内部的电解质在高温和高电压的环境下容易老化和腐蚀，导致电解电容容值衰减，是导致充电桩模块失效的一个重要原因，影响充电桩的使用寿命和可靠性。
4、然而，目前的控制策略无法解决无电解电容带来的较大的输出纹波的问题。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，本发明提出了一种无电解电容的直流充电桩模块及其输出纹波控制方法。
2、本发明的技术方案为，提出了一种无电解电容的直流充电桩模块，包括前级pfc变换器和后级dc/dc变换器，所述前级pfc变换器和后级dc/dc变换器通过母线电容连接；
3、所述直流充电桩还具有用于控制后级dc/dc变换器开关周期的控制器，所述控制器可执行变频控制策略和输出纹波控制策略；
4、且所述变频控制策略作为主功率控制，用于根据所述直流充电桩中后级dc/dc变换器的输出电气参数调节所述后级dc/dc变换器中开关管的开关周期；
5、所述输出纹波控制策略用于获取所述直流充电桩中纹波变化趋势所对应的变量，并将所述变量经过控制环路计算获取开关周期补偿结果，以用于进一步调节所述后级dc/dc变换器中开关管的开关周期。
6、进一步的，所述前级pfc变换器包括以下任一种整流器：三相pwm整流器，包括三相六开关pfc整流器、三相vienna整流器和swiss整流器；
7、所述后级dc/dc变换器包括以下任一种变换器：llc谐振变换器、串联谐振变换器和移相全桥变换器；
8、所述无电解电容的直流充电桩模块的公共母线采用非电解电容作为母线电容，且所述公共母线与所述母线电容连接。
9、本发明还提出了一种无电解电容的直流充电桩模块的输出纹波控制方法，所述输出纹波控制方法，包括：
10、执行变频控制策略和输出纹波控制策略以实现调节所述后级dc/dc变换器中开关管的开关周期；其中，
11、所述变频控制策略具体为根据所述直流充电桩中后级dc/dc变换器的输出电气参数获得主控制量dc_pi；
12、执行输出纹波控制策略，其用于获取所述直流充电桩中纹波变化趋势所对应的变量，并将所述变量经过控制环路计算获取频率补偿结果，将所述主控量dc_pi与补偿结果的和作为最终结果共同确定所述后级dc/dc变换器中开关管的开关周期。
13、进一步的，所述输出电气参数包括所述后级dc/dc变换器的输出电压vo和输出电流io。
14、进一步的，所述变频控制策略包括：
15、将所述输出电压vo与输出电压参考值vo_ref做差，获取第一差值vo_error；
16、将所述输出电流io与输出电流参考值io_ref做差，获取第二差值io_error；
17、将所述第一差值vo_error与所述第二差值io_error中的较小值作为输出误差output_error，对所述输出误差output_error进行比例积分控制，将所述比例积分控制的输出值作为所述主控制量dc_pi用于调节所述后级dc/dc变换器中开关管的开关周期。
18、进一步的，所述输出纹波控制策略包括：
19、根据所述母线电容的母线电压vbus和所述输出电压vo计算得到表征二者变化趋势的的第一变量part_ⅰ和第二变量part_ⅱ；
20、根据母线电压纹波vbus_error、输出电压vo、以及主控制量dc_pi计算前馈变量forward；
21、根据所述第一变量part_ⅰ、第二变量part_ⅱ以及前馈变量forward计算前馈补偿值forward_final；
22、依据所述前馈补偿值forward_final和所述主控制量dc_pi共同确定所述后级dc/dc变换器中开关管的开关周期。
23、进一步的，所述根据所述母线电容的母线电压vbus和所述输出电压vo计算得到表征二者变化趋势的的第一变量part_ⅰ和第二变量part_ⅱ之前，还包括：
24、对所述输出误差output_error进行低通滤波，并对低通滤波后的输出误差output_error进行比例微分控制，将比例微分控制的结果作为所述第一变量part_ⅰ。
25、进一步的，所述根据所述母线电容的母线电压vbus和所述输出电压vo计算得到表征二者变化趋势的的第一变量part_ⅰ和第二变量part_ⅱ之前，还包括：
26、根据输出电压vo计算母线电压参考值vbus_ref，将所述母线电压vbus与所述母线电压参考值vbus_ref做差，将差值作为所述母线电压纹波vbus_error；
27、根据母线电压纹波vbus_error、输出电压vo、以及主控制量dc_pi计算前馈变量forward，计算模型为：
28、
29、其中，forward为所述前馈变量，vbus_error为所述母线电压纹波，vo为所述输出电压，dc_pi为主控制量；
30、对所述前馈变量forward进行低通滤波后取微分值，所述微分值即为所述第二变量part_ii。
31、进一步的，依据所述前馈补偿值forward_final和所述主控制量dc_pi共同确定所述后级dc/dc变换器中开关管的开关周期，具体包括：
32、将所述第一变量part_ⅰ、所述第二变量part_ⅱ、以及纹波变化趋势所对应的步长step_k相乘后进行积分，将积分结果作为前馈系数t_forward；
33、将所述前馈系数t_forward与前馈变量forward相乘并限幅以获取前馈补偿值forward_final作为所述频率补偿结果；
34、将所述前馈补偿值forward_final与所述主控制量dc_pi的和作为最终结果调节所述后级dc/dc变换器中开关管的开关周期。
35、与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：
36、本发明能够将直流充电桩中的母线电容采用非电解电容，从而适应超充、快充过程中持续大功率/循环待机的工作模式，此外，本发明还能够通过变频控制策略使后级dc/dc变换器的输出稳定在所期望的值附近，并通过输出纹波控制策略能抑制输出纹波，能够解决因采用非电解电容带来的额外较大的输出纹波的问题。
1.一种无电解电容的直流充电桩模块，其特征在于，包括前级pfc变换器和后级dc/dc变换器，所述前级pfc变换器和后级dc/dc变换器通过母线电容连接；
2.根据权利要求1所述的无电解电容的直流充电桩模块，其特征在于，所述前级pfc变换器包括以下任一种整流器：三相pwm整流器，包括三相六开关pfc整流器、三相vienna整流器和swiss整流器；
3.一种采用如权利要求1至2任意一项权利要求所述的无电解电容的直流充电桩模块的输出纹波控制方法，其特征在于，所述输出纹波控制方法，包括：
4.根据权利要求3所述的输出纹波控制方法，其特征在于，所述输出电气参数包括所述后级dc/dc变换器的输出电压vo和输出电流io。
5.根据权利要求4所述的输出纹波控制方法，其特征在于，所述变频控制策略包括：
6.根据权利要求5所述的输出纹波控制方法，其特征在于，所述输出纹波控制策略包括：
7.根据权利要求6所述的输出纹波控制方法，其特征在于，所述根据所述母线电容的母线电压vbus和所述输出电压vo计算得到表征二者变化趋势的的第一变量part_ⅰ和第二变量part_ⅱ之前，还包括：
8.根据权利要求6所述的输出纹波控制方法，其特征在于，所述根据所述母线电容的母线电压vbus和所述输出电压vo计算得到表征二者变化趋势的的第一变量part_ⅰ和第二变量part_ⅱ之前，还包括：
9.根据权利要求6所述的输出纹波控制方法，其特征在于，依据所述前馈补偿值forward_final和所述主控制量dc_pi共同确定所述后级dc/dc变换器中开关管的开关周期，具体包括：
