[發明專利]雙向DC/DC變換器優化控制方法

在審

• 申請號: 202010132057.2
• 申請日: 2020-02-29
• 公開（公告）號: CN111277141A
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 陳啟宏;文雅欽;章子祎;張立炎;周克亮;肖朋;劉莉
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158;H02J7/34;B60L50/40;B60L50/60
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 劉琳;馮超

1.一種雙向DC/DC變換器優化控制方法，其特征在于，包括：

根據DC/DC變換器不同模式下的等效電路，計算得到各模式的占空比到電感電流的傳遞函數；

對各模式的占空比到電感電流的傳遞函數進行離散變化，得到對應的時域表達式；

根據各模式的占空比到電感電流的時域表達式，得到對應電感電流預測方程；

將各模式的電感電流預測方程結合價值函數和約束條件，采用煙花算法，計算得到各模式下的最優占空比；

針對各模式，利用對應的占空比，對DC/DC變換器的功率電路進行優化控制。

2.根據權利要求1所述的雙向DC/DC變換器優化控制方法，其特征在于，所述根據DC/DC變換器不同模式下的等效電路，計算得到各模式的占空比到電感電流的傳遞函數，具體包括：

針對當前模式：

根據不同時間段上，功率電路的電感電壓表達式，得到對應電感電壓的平均值表達式；

獲取功率電路的電感電流的狀態空間平均方程；

將功率電路的電感電壓的平均值表達式和電感電流的狀態空間平均方程，進行整理，得到當前模式下的小信號模型；

將小信號模型進行拉氏變換，得到當前模式的占空比到電感電流的傳遞函數。

3.根據權利要求2所述的雙向DC/DC變換器優化控制方法，其特征在于，所述模式包括：buck模式和boost模式；

所述buck模式表示DC/DC變換器中能量從鋰電池側往超級電容側流動；

所述boost模式表示DC/DC變換器中能量從超級電容側往鋰電池側流動。

4.根據權利要求3所述的雙向DC/DC變換器優化控制方法，其特征在于，所述buck模式的占空比到電感電流的傳遞函數為：

式中，R_E代表超級電容側等效串聯電阻，V_bat是鋰電池端電壓，C表示功率電路中超級電容等效電容值，L表示電感值，其中，功率電路中第一電感(L1)的電感值等于第二電感(L2)等于L；

所述boost模式的占空比到電感電流的傳遞函數為：

式中，R_ESR代表鋰電池側等效內阻，V₀是boost模式下的輸出電壓，C₁表示功率電路中濾波電容的電容值。

5.根據權利要求4所述的雙向DC/DC變換器優化控制方法，其特征在于，所述buck模式的電感電流預測方程為：

式中，i_L1(k+p|k)和i_L2(k+p|k)分別表示k時刻對(k+p)時刻兩相電感電流的預測值，b₀，b₁，a₁，a₂為DC/DC變換器輸入輸出系數；

所述boost模式的電感電流預測方程為：

式中，i_L1(k+p|k)和i_L2(k+p|k)分別表示k時刻對(k+p)時刻兩相電感電流的預測值，b₂，b₃，a₃，a₄為DC/DC變換器輸入輸出系數。

6.根據權利要求1所述的雙向DC/DC變換器優化控制方法，其特征在于，所述價值函數和約束條件的表達式為：

式中，q為DC/DC變換器輸出偏差權重系數，r為DC/DC變換器控制權重系數，i_L*(k+i)表示k+i時刻電感電流參考值，i_L(k+i|k)表示k時刻對k+i時刻電感電流的預測值，Δd(k+i)表示DC/DC變換器中開關管的占空比增量。