[發(fā)明專利]一種雙向DC-DC變換器預(yù)測(cè)電流的控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810450424.6
• 申請(qǐng)日: 2018-05-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108631591B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊惠;晁凱悅;孫向東;駱姍;張琦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M3/158
• 分類號(hào): H02M3/158;H02M1/15;H02J7/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 曾慶喜

本發(fā)明公開(kāi)的雙向DC?DC變換器預(yù)測(cè)電流的控制方法，具體按照如下步驟實(shí)施：首先由雙向DC?DC變換器數(shù)學(xué)模型得出離散狀態(tài)下蓄電池電流預(yù)測(cè)模型，其次根據(jù)無(wú)差拍預(yù)測(cè)電流控制原理，計(jì)算出在k+1時(shí)刻，雙向DC?DC變換器工作在Boost模式下的導(dǎo)通矢量a作用時(shí)間、關(guān)斷矢量b作用時(shí)間和在Buck模式下的導(dǎo)通矢量c作用時(shí)間、關(guān)斷矢量d作用時(shí)間；然后根據(jù)各個(gè)矢量作用時(shí)間設(shè)計(jì)目標(biāo)函數(shù)g_Boost和g_Buck，由此得到開(kāi)關(guān)管S₂工作信號(hào)和開(kāi)關(guān)管S₁工作信號(hào)；最后將開(kāi)關(guān)管S₂工作信號(hào)和開(kāi)關(guān)管S₁工作信號(hào)分別作用于開(kāi)關(guān)管S₂和開(kāi)關(guān)管S₁，解決傳統(tǒng)預(yù)測(cè)電流控制方法中因開(kāi)關(guān)頻率不固定而造成的系統(tǒng)電流紋波較大問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于變換器的工作模式控制方法技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙向DC-DC變換器預(yù)測(cè)電流的控制方法。

背景技術(shù)

太陽(yáng)能等可再生能源作為首選的清潔能源，可有效解決當(dāng)今世界面臨的能源及環(huán)境問(wèn)題，但光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率具有波動(dòng)大、受天氣等外界因素影響大等缺點(diǎn)，會(huì)造成直流母線電壓波動(dòng)，因此需要儲(chǔ)能裝置配合工作。雙向DC-DC變換器是連接直流母線和儲(chǔ)能介質(zhì)的重要橋梁，可以通過(guò)控制雙向DC-DC變換器的工作模式來(lái)調(diào)節(jié)儲(chǔ)能介質(zhì)的充放電狀態(tài)，從而達(dá)到穩(wěn)定直流母線電壓的目的。

在雙向DC-DC變換器的各類控制方法中，傳統(tǒng)雙閉環(huán)PI控制方法最為成熟。但傳統(tǒng)的基于PI控制器的雙環(huán)控制策略無(wú)法在提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的同時(shí)有效抑制直流母線電壓較大的波動(dòng)和沖擊，使得系統(tǒng)的輸出性能不佳，魯棒性差。因此，一些諸如預(yù)測(cè)控制、滑?？刂?，自抗擾控制等非線性控制方法被廣泛研究。

其中，預(yù)測(cè)電流控制方法動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，控制目標(biāo)靈活，可對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行主動(dòng)控制而非被動(dòng)調(diào)節(jié)，已被廣泛應(yīng)用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)和電力系統(tǒng)等相關(guān)領(lǐng)域。但是，傳統(tǒng)的預(yù)測(cè)電流控制方法存在系統(tǒng)開(kāi)關(guān)頻率不固定的本質(zhì)問(wèn)題，會(huì)造成輸出電流紋波明顯，使得系統(tǒng)開(kāi)關(guān)損耗和系統(tǒng)噪聲加劇。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種雙向DC-DC變換器預(yù)測(cè)電流的控制方法，能夠解決傳統(tǒng)預(yù)測(cè)電流控制方法中因開(kāi)關(guān)頻率不固定而造成的輸出電流紋波明顯問(wèn)題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種雙向DC-DC變換器預(yù)測(cè)電流的控制方法，具體按照如下步驟實(shí)施：

步驟1、由雙向DC-DC變換器數(shù)學(xué)模型得出離散狀態(tài)下蓄電池電流預(yù)測(cè)模型，所述蓄電池電流預(yù)測(cè)模型為Boost模式下的蓄電池電流預(yù)測(cè)值i_L(k+1)或Buck模式下蓄電池電流預(yù)測(cè)值i’_L(k+1)；

步驟2、根據(jù)無(wú)差拍預(yù)測(cè)電流控制原理，得出在k+1時(shí)刻，雙向DC-DC變換器工作在Boost模式下的導(dǎo)通矢量a作用時(shí)間t₁、關(guān)斷矢量b作用時(shí)間t₂或在Buck模式下的導(dǎo)通矢量c作用時(shí)間t₃、關(guān)斷矢量d作用時(shí)間t₄；

步驟3、根據(jù)各個(gè)矢量作用時(shí)間設(shè)計(jì)出Boost預(yù)測(cè)電流控制器的目標(biāo)函數(shù)g_Boost和Buck預(yù)測(cè)電流控制器的目標(biāo)函數(shù)g_Buck，再根據(jù)目標(biāo)函數(shù)g_Boost和目標(biāo)函數(shù)g_Buck分別得出Boost模式下開(kāi)關(guān)管S₂工作信號(hào)和Buck模式下開(kāi)關(guān)管S₁工作信號(hào)；

步驟4、將步驟3得到的開(kāi)關(guān)管S₂工作信號(hào)作用于開(kāi)關(guān)管S₂，開(kāi)關(guān)管S₁工作信號(hào)作用于開(kāi)關(guān)管S₁。

本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，

步驟1中，所述雙向DC-DC變換器數(shù)學(xué)模型分別為：