[發明專利]一種Buck型DC/DC變換器的控制方法及控制電路

在審

• 申請號: 201410421377.4
• 申請日: 2014-08-25
• 公開（公告）號: CN104167915A
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發明（設計）人: 呂學勤;劉文明
• 申請（專利權）人: 上海電力學院
• 主分類號: H02M3/00
• 分類號: H02M3/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙繼明

技術領域

本發明涉及一種DC/DC變換器控制方法及電路，尤其是涉及一種Buck型DC/DC變換器的控制方法及控制電路。

背景技術

燃料電池因具有能量轉換效率高，環境友好、無噪音等許多優點被認為是21世紀最有前途的“綠色能源”，近些年來來受到各國政府的高度重視，列為未來十大科技之首。質子交換膜燃料電池因具有燃燒效率高，能量密度大，完全零排放等優點在航天、航海以及電動機車方面有著巨大的市場潛力成為近年來發展最快的燃料電池。但是，由于燃料電池的動態特性偏軟，且動態響應能力相比于蓄電池、超級電容來說較為不足，并且由于不同電源的電壓電流輸出特性不一致當燃料電池與不同電源組合使用時必須增加DC/DC變換器進行電壓匹配。

為滿足目前對電源性能不斷提升的要求，DC/DC變換器正朝著大功率、高效率、智能控制的方向發展。實際應用中，輸入電壓總是不可避免地存在一些干擾，導致buck變換器輸出電壓不穩定，因此，國內外學者在變換器的控制方面做了大量的研究。

模型預測控制通常被簡稱為預測控制，它是以各種不同的預測模型為基礎，采用在線滾動優化指標和反饋校正策略，力求有效地克服對象的不確定性、時滯和時變等因素的動態影響，從而達到預期的控制目標，并使系統有良好的魯棒性和穩定性。動態矩陣控制(Dynamic?matrix?control，簡稱DMC)算法是一種基于對象階躍響應的預測控制算法，響應能力強。PID控制不依賴于控制對象模型，具有良好的抗干擾性，DMC與PID控制相結合可兼具兩者的優點。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供Buck型DC/DC變換器的控制方法及控制電路。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種Buck型DC/DC變換器的控制方法，該方法組合DMC和PID兩種算法對Buck型DC/DC變換器進行控制，具體包括DMC-PID串級控制方式或DMC-PID并聯控制方式，

所述DMC-PID串級控制方式具體包括步驟：

101)設定動態矩陣算法參數，采樣周期T，模型長度N，設定PID的控制參數，Kd，Kp，Ki；

102)設定變換器的參考電壓，對PID和DMC的控制參數進行整定；

103)根據反饋信號和變換器的參考電壓得到DMC控制信號，所述反饋信號為變換器的輸出電壓和擾動信號的差；

104)根據將DMC控制信號和變換器的輸出電壓對變換器進行PID控制；

所述DMC-PID并聯控制方式具體包括步驟：

201)設定動態矩陣算法參數，采樣周期T，模型長度N，設定PID的控制參數，Kd，Kp，Ki；

202)設定變換器輸出的參考電壓，并對PID和DMC控制參數進行整定；

203)若變換器輸出電壓與參考電壓之間的差值大于設定切換閾值，則采用DMC控制方法對變換器進行控制，否則采用PID控制方法對變換器進行控制。

在變換器工作時對PID的參數進行調整。

所述步驟203)具體包括步驟：

2031)根據反饋信號和變換器的參考電壓得到PID控制信號；

2032)根據反饋信號和變換器的參考電壓得到DMC控制信號；

2033)判斷偏差值是否大于設定切換閾值，若為是，則采用DMC控制信號控制變換器，若為否，則采用PID控制信號控制變換器。

所述偏差值為DMC控制過程反饋校正環節連續出現的兩個輸出誤差中差值較小的輸出誤差值。

一種Buck型DC/DC變換器的控制電路，該控制電路包括DMC控制器、PID控制器和Buck型DC/DC變換器，所述PID控制器的輸入端與DMC控制器連接，輸出端與Buck型DC/DC變換器，所述DMC控制器的輸入端分別與Buck型DC/DC、Buck型DC/DC變換器分別與PID控制器和DMC控制器輸入端連接；

所述DMC變換器接收反饋信號，并根據該反饋信號和變換器的參考電壓得到DMC控制信號，所述PID控制器根據DMC控制信號和Buck型DC/DC變換器的輸出電壓得到PID控制信號，所述PID控制信號對Buck型DC/DC變換器進行控制。