一种双输入充电功率调度方法及系统与流程

本发明属于充电控制，尤其涉及一种双输入充电功率调度方法及系统。

背景技术：

1、随着移动终端、便携式储能及新能源设备的快速发展，多路输入源协同供电的双输入充电技术得到了广泛应用，其核心目的在于通过双路能量叠加缩短充电时间并提高能源利用率。

2、然而，传统的双输入充电控制方法通常采用静态的功率分配策略或单一的电量阈值限流机制，充电器在运行过程中仅被动接收输入端的电能，无法感知当前用电设备在不同工作阶段的真实负载瞬态意图，导致大功率盲目输入或在关键时刻出现功率不足，难以兼顾用电设备的动态性能需求与充电系统的整体能效；

3、在面对复杂多变的负载波动时，现有的控制方法极易引发功率分配失衡、系统震荡甚至保护性断充，难以满足现代智能充电系统对高鲁棒性与智能化功率调度的迫切需求，针对上述技术问题，亟需研制一种更为适用的双输入充电功率调度方法及系统。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种双输入充电功率调度方法及系统，旨在解决上述背景技术中提出的问题。

2、本发明是这样实现的，一方面，一种双输入充电功率调度方法，所述方法包括：

3、以第一采样频率获取双输入充电系统两路输入端的瞬时功率，并以高于所述第一采样频率的第二采样频率捕获输出端的实时电压纹波与电流突变率；

4、将实时电压纹波与电流突变率输入至预构建的负载状态分布式映射模型中，进行非线性特征反演，解耦计算出当前用电设备的瞬态阻抗跃变轨迹与动态功率需求梯度；

5、获取双路输入端的实时供电容量与硬件温升状态，结合所述瞬态阻抗跃变轨迹和动态功率需求梯度，通过多目标加权寻优矩阵动态调整并确定双输入源的实时功率分配权重；

6、根据所述实时功率分配权重，生成分别作用于两路输入端的pwm调节指令，对双输入充电系统的输出功率进行协同控制；

7、实时监测输出端响应误差，当所述响应误差超过预设阈值时，触发模型参数在线自适应修正机制，对所述负载状态分布式映射模型进行动态更新。

8、作为本发明的进一步方案，所述将实时电压纹波与电流突变率输入至预构建的负载状态分布式映射模型中，进行非线性特征反演，解耦计算出当前用电设备的瞬态阻抗跃变轨迹与动态功率需求梯具体包括：

9、对所述输出端的实时电压应用滑动时间窗滤波算法进行交直流基线分离，提取所述实时电压纹波的峰值、包络线特征以及波动周期；

10、对所述实时输出电流在连续多个相邻采样周期内进行高频差分运算，提取所述电流突变率的瞬时幅值、变化斜率及阶跃响应沿时间；

11、将所述峰值、包络线特征、波动周期，以及所述瞬时幅值、变化斜率、阶跃响应沿时间进行去量纲归一化处理，构建表征用电设备多维工作模式的负载瞬态特征向量；

12、调用预置的设备端协议特征库，通过多项式拟合算法对所述负载瞬态特征向量进行降维与非线性映射，计算输出表征用电设备当前吸流能力的瞬态阻抗跃变轨迹及动态功率需求梯度。

13、作为本发明的再进一步方案，所述获取双路输入端的实时供电容量与硬件温升状态，结合所述瞬态阻抗跃变轨迹和动态功率需求梯度，通过多目标加权寻优矩阵动态调整并确定双输入源的实时功率分配权重具体包括：

14、获取双路输入端当前的实际工作温度与实时可用功率，分别计算当前工作温度与预设热保护阈值之间的温度裕度，以及实时可用功率与标称功率之间的容量裕度；

15、构建以温升抑制优先或负载响应优先为调节维度的多目标函数，并根据所述温度裕度和所述瞬态阻抗跃变轨迹，动态分配该多目标函数中的温度控制权重因子与动态响应权重因子；

16、将所述温度裕度、容量裕度及动态功率需求梯度输入至预设的优先级策略映射表中，划定第一输入端与第二输入端在当前控制周期内的安全工作区边界；

17、在安全工作区边界内，结合所述多目标函数进行迭代计算，获取第一输入端与第二输入端各自的最优分配比例，并输出带有安全限幅约束的所述功率分配矩阵。

18、作为本发明的又进一步方案，所述根据所述实时功率分配权重，生成分别作用于两路输入端的pwm调节指令，对双输入充电系统的输出功率进行协同控制具体包括：

19、根据总目标输出功率和所述功率分配矩阵，计算第一输入端的目标功率控制值与第二输入端的目标功率控制值；

20、将两路目标功率控制值输入至数字pid控制器中，计算得到第一pwm占空比与第二pwm占空比；

21、对所述第一pwm占空比与第二pwm占空比进行死区时间补偿与限幅防震荡处理；

22、将处理后的占空比转化为驱动硬件开关管的所述pwm调节指令。

23、作为本发明的进一步方案，所述实时监测输出端响应误差，当所述响应误差超过预设阈值时，触发模型参数在线自适应修正机制，对所述负载状态分布式映射模型进行动态更新具体包括：

24、实时计算输出端电压实际响应值与模型预计值之间的残差；

25、当所述残差连续多个控制周期超过预设的容忍阈值时，判定系统负载特性发生漂移；

26、启动最小二乘参数辨识算法，对所述负载状态分布式映射模型中的内部系数进行在线更新；

27、将更新后的内部系数注入下一控制周期，完成闭环迭代。

28、作为本发明的进一步方案，另一方面，一种双输入充电功率调度系统，所述系统包括：

29、多速率采集模块，用于以第一采样频率获取双路输入端瞬时功率，并以高于所述第一采样频率的第二采样频率捕获输出端实时电压纹波与电流突变率；

30、非线性反演模块，用于基于所述实时电压纹波与电流突变率，通过负载状态分布式映射模型解耦计算瞬态阻抗跃变轨迹与动态功率需求梯度；

31、多目标寻优模块，用于结合实时供电容量、温升状态及瞬态特征，通过多目标加权寻优矩阵动态调整并确定双输入源的实时功率分配权重；

32、协同控制模块，用于根据所述实时功率分配权重生成pwm调节指令，对系统输出功率进行协同控制；

33、自适应修正模块，用于实时监测输出端响应误差，并在所述响应误差超过预设阈值时触发模型参数在线自适应修正机制，对所述负载状态分布式映射模型进行动态更新。

34、作为本发明的进一步方案，所述非线性反演模块具体包括：

35、滤波分离子单元，用于对输出端的实时电压应用滑动时间窗滤波算法进行交直流基线分离，提取实时电压纹波的峰值、包络线特征以及波动周期；

36、差分提取子单元，用于对实时输出电流在连续多个相邻采样周期内进行高频差分运算，提取电流突变率的瞬时幅值、变化斜率及阶跃响应沿时间；

37、特征归一化子单元，用于将提取的各项电压与电流特征参数进行去量纲归一化处理，构建表征用电设备多维工作模式的负载瞬态特征向量；

38、多项式拟合子单元，用于调用预置的设备端协议特征库，通过多项式拟合算法对负载瞬态特征向量进行降维与非线性映射，计算输出瞬态阻抗跃变轨迹及动态功率需求梯度。

39、作为本发明的进一步方案，所述多目标寻优模块具体包括：

40、裕度计算子单元，用于获取双路输入端当前的实际工作温度与实时可用功率，分别计算当前工作温度与预设热保护阈值之间的温度裕度，以及实时可用功率与标称功率之间的容量裕度；

41、权重分配子单元，用于构建多目标函数，并根据温度裕度和瞬态阻抗跃变轨迹，动态分配多目标函数中的温度控制权重因子与动态响应权重因子；

42、工作区划定子单元，用于将温度裕度、容量裕度及动态功率需求梯度输入至优先级策略映射表中，划定第一输入端与第二输入端在当前控制周期内的安全工作区边界；

43、寻优输出子单元，用于在安全工作区边界内结合多目标函数进行迭代计算，获取最优分配比例并输出带有安全限幅约束的功率分配矩阵。

44、本发明提供的一种双输入充电功率调度方法及系统，打破了传统充电器被动接受电能的机械控制局限，使系统能够识别用电设备的瞬态意图并在兼顾硬件温升安全的前提下动态调整双输入源的功率分配权重，不仅显著提升了复杂负载波动下的系统动态响应速度，还有效延长了电池寿命并避免了充电过程中的系统震荡与过热风险。