[發(fā)明專利]一種基于單神經(jīng)元PID的移相全橋電路及其控制方法

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• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN113014106A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發(fā)明（設計）人: 袁呈祥;周凱
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M3/24;H02M1/32;H02M1/08;H02M1/088
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本發(fā)明提出一種基于單神經(jīng)元PID的移相全橋電路及其控制方法。基于傳統(tǒng)的移相全橋零電壓開關電路副邊整流側輸出存在較大電壓尖峰的問題。本發(fā)明通過在全橋電路副邊整流側引入由MOS管與電容組合構成的有源鉗位電路，有效的抑制了輸出電壓尖峰。同時本發(fā)明將神經(jīng)網(wǎng)絡控制與PID控制相結合，提出了單神經(jīng)元PID的控制方法，既保留了神經(jīng)網(wǎng)絡控制強魯棒性的特點又結合了PID控制器設計方便、易實現(xiàn)的優(yōu)勢，針對電路參數(shù)的波動具有較強的魯棒性，適用于非線性網(wǎng)絡的分析。通過采用這兩種技術，在負載產生突變時，系統(tǒng)可以較快速的恢復穩(wěn)定，有效的減小了輸出電壓的超調量與波動性，加快了電路的響應速率，抑制了外部干擾，提高了電路的穩(wěn)定性。

技術領域

本發(fā)明涉及提高全橋電路在負載突變時的抗干擾性以及提高變換器工作時的電能轉換效率，特別涉及一種單神經(jīng)元PID的移相全橋電路及其控制方法。

背景技術

移相全橋電路，作為一種成熟的軟開關電路，具有開通損耗低，轉換效率高的特點。但傳統(tǒng)的移相全橋電路由于電路自身的缺陷，電路副邊整流側輸出會產生較大的電壓尖峰，極大的限制了該電路的應用。傳統(tǒng)的控制方法在負載產生擾動時不能夠較好的穩(wěn)定輸出電壓，從而產生較大的輸出電壓紋波。本發(fā)明通過改進電路拓撲，有效的抑制了整流側輸出電壓尖峰。基于單神經(jīng)元PID的移相全橋電路控制方法，在實現(xiàn)零電壓開通的基礎上提高了系統(tǒng)的抗干擾性，減小了輸出電壓紋波。

發(fā)明內容

本發(fā)明解決的技術問題是：為了抑制整流側輸出電壓尖峰，在主電路拓撲副邊整流側引入開關管與電容組合構成的有源鉗位電路，通過合理選取電容，控制開關管的通斷，抑制輸出電壓尖峰。為了解決傳統(tǒng)移相全橋電路魯棒性差的問題，將單神經(jīng)元PID控制技術與傳統(tǒng)PID控制技術相結合。基于單神經(jīng)元PID控制實現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定，電流內環(huán)使用傳統(tǒng)PID控制，利用雙閉環(huán)策略提高系統(tǒng)的整體響應速度，提高全橋電路的電能轉換效率，穩(wěn)定輸出電壓，提高抗干擾能力。

本發(fā)明的技術方案是：一種基于單神經(jīng)元PID的移相全橋電路及其控制方法；包括由逆變單元(1)、諧振單元(2)、高頻變壓器(3)、整流單元(4)、濾波單元(5)構成的移相全橋電路；由神經(jīng)元控制器(6)、PID控制器(7)、移相發(fā)生電路(8)構成的單神經(jīng)元PID移相全橋電路的控制部分。

更進一部地，一種基于單神經(jīng)元PID的移相全橋電路及其控制方法；包括由逆變單元(1)、諧振單元(2)、高頻變壓器(3)、整流單元(4)、濾波單元(5)構成的移相全橋電路。所述逆變單元(1)、諧振單元(2)構成單神經(jīng)元PID移相全橋電路的原邊側。所述整流單元(4)、濾波單元(5)構成單神經(jīng)元PID移相全橋電路的副邊側。其中由電容C_o、開關管Q₅、開關管Q₆構成副邊側的有源鉗位電路，所述開關管Q₅、開關管Q₆均為180度單向導通。

更近一步地，一種基于單神經(jīng)元PID的移相全橋電路及其控制方法；移相全橋零電壓開關電路向負載提供能量，并實時將電路輸出電壓值與初始設定理想電壓值進行比較產生偏差值E₁，偏差值E₁被作為輸入信號送至神經(jīng)元控制器(6)；利用有監(jiān)督型Hebb學習規(guī)則，不斷進行迭代運算，根據(jù)神經(jīng)元輸入信號x₁(k)、x₂(k)、x_s(k)，調整神經(jīng)元的連接權值w₁(k)、w₂(k)、w₃(k)，產生控制量U₁；控制量U₁再與采集到的實時電流值做差產生偏差值E₂，偏差值E₂經(jīng)過PID控制器(7)作用于移相發(fā)生電路(8)，產生控制Q₁、Q₂、Q₃、Q₄通斷的PWM信號；通過開關管的通斷控制移相全橋零電壓開關電路的輸出電壓，使得移相全橋零電壓開關電路的輸出電壓與理想輸出電壓值的偏差達到最小。