本发明公开了用于双向DC/DC变换器中电感电流预测独立收敛控制方法,采用电感电流独立预测控制,并结合稳态预测值对预测结果进行收敛运算处理,使预测值向稳态预测结果收敛,通过预测值以及稳态预测值直接计算出相应功率管的控制占空比,从而实现良好的电流控制效果。
本发明所采用的技术方案是,用于双向DC/DC变换器中电感电流预测独立收敛控制方法,具体按以下步骤实施:
步骤1、在双向DC/DC变换器的电路中的时刻采样中断,得到时刻的电感电流值、低压电压源的电压值vl、高压电压源的电压值vh、周期内第二开关管S2的占空比、周期内第一开关管S1的占空比,
其中,为开关周期;
步骤2、计算时刻的电感电流预测值;
步骤3、判断时刻电感上的电流给定值是否成立,如果成立,则周期内第二开关管S2的占空比,转到步骤4;如果不成立,则转到步骤6;
步骤4、判断是否成立,如果不成立,则周期内第一开关管S1的占空比,转到步骤9;如果成立,则转到步骤5;
步骤5、判断是否成立,如果成立,则周期内第一开关管S1的占空比,转到步骤9;如果不成立,则将时刻电感上的电流给定值赋值给周期内电感电流的平均值,即,通过公式(1)计算周期内第一开关管S1的占空比为:
(1)
其中,,为电感值,
转到步骤9;
步骤6、判断时刻电感上的电流给定值是否成立,如果成立,则周期内第一开关管S1的占空比,转到步骤7;如果不成立,则,转到步骤10;
步骤7、判断是否成立,如果不成立,则周期内第二开关管S2的占空比,转到步骤10;如果成立,则转到步骤8;
步骤8、判断是否成立,如果成立,则周期内第二开关管S2的占空比,转到步骤10;如果不成立,则将时刻电感上的电流给定值赋值给周期内电感电流的平均值,即,则通过公式(2)计算周期内第二开关管S2的占空比为:
(2)
转到步骤10;
步骤9、经过中值处理后的第一开关管S1的占空比 为:
(3)
其中, (4)
产生占空比为的PWM波来控制第一开关管S1,完成双向DC/DC变换器中电感电流预测控制;
步骤10、经过中值处理后的第二开关管S2的占空比为:
(5)
其中, (6)
产生占空比为的PWM波来控制第二开关管S2,完成双向DC/DC变换器中电感电流预测控制。
本发明中双向DC/DC变换器的电路图,包括低压电压源vl,低压电压源vl的负极分别与高压电压源vh的负极、第一开关管S1的发射极连接,高压电压源vh的正极连接第二开关管S2的集电极,第二开关管S2的发射极分别连接第一开关管S1的集电极、电感L。第一体二极管Da1和第二体二极管Da2分别为第一开关管S1、第二开关管S2的体二极管。
其中,第一开关管S1和第二开关管S2均为携带反并联二极管或具有反并联二极管特性的可关断功率开关器件。
第二开关管S2为Buck模式的主开关管、第一开关管S1为Boost模式的主开关管。取Boost模式时电感电流方向为正方向,当变换器工作在Buck模式时第二开关管S2为主开关管,第一开关管S1截止,当变换器工作在Boost模式时第一开关管S1为主开关管,第二开关管S2截止。
近年来,双向DC/DC变换器被广泛应用在电动汽车、UPS、微电网等场合。它能够实现能量的双向流动,可大幅度减小系统体积重量和成本,具有重要的研究价值。随着电力电子学的发展以及控制技术的不断成熟,针对双向DC/DC变换器的控制方法逐渐成为人们研究的热点。
目前针对双向DC/DC变换器的控制方法主要有PI控制、模糊控制。模糊控制具有不需要建立控制对象的数学模型,鲁棒性强等优点,然而它不能够实现在线调整,稳态精度不高。传统的PI控制虽然它具有原理简单,易于实现,适用面广,控制参数相互独立,参数的选定比较简单等优点,但是它仍具有响应速度慢稳定性弱;存在积分饱和现象,会使控制器失去调节作用,容易引发危险事故;参数整定困难,不易调节等缺点。因此对于系统控制方法的改进是相当重要的。
本发明用于双向DC/DC变换器中电感电流预测独立收敛控制方法,能够实现快速稳定的控制主电路的电感电流值;能够解决双向DC/DC变换器在模式切换过程中电感电流断续问题;能够直接通过输入电路参数来求的开关管的占空比。
本发明用于双向DC/DC变换器中电感电流预测独立收敛控制方法,能够实现快速稳定的控制主电路的电感电流值;能够解决双向DC/DC变换器在模式切换过程中电感电流断续问题;能够直接通过输入电路参数来求的开关管的占空比。此项专利技术应用前景广泛。
本专利目前处于研发阶段,含金量高,可以为企业带来更大的经济效益。
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