[發(fā)明專利]一種雙有源橋變換器無電流傳感器模型預(yù)測(cè)方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310768091.2
• 申請(qǐng)日: 2023-06-28
• 公開（公告）號(hào): CN116505780B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顏景斌;王怡斐;朱強(qiáng);許森洋;王璽哲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M3/335
• 分類號(hào): H02M3/335;G05B13/04;H02M1/00
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 陳晶

一種雙有源橋變換器無電流傳感器模型預(yù)測(cè)方法及裝置，涉及雙有源橋變換器技術(shù)領(lǐng)域，方法包括：獲取雙有源橋變換器系統(tǒng)狀態(tài)方程；將總擾動(dòng)加入所述系統(tǒng)狀態(tài)方程中作為狀態(tài)變量得到線性系統(tǒng)方程，根據(jù)所述線性系統(tǒng)方程建立線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器；利用雙有源橋變換器的降階模型對(duì)離散狀態(tài)空間模型進(jìn)行擴(kuò)展，得到電壓預(yù)測(cè)模型；將所述線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器離散化處理，得到估計(jì)不確定輸出電流的離散線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器，再結(jié)合所述電壓預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)輸出電壓；該方法將擴(kuò)張狀態(tài)感測(cè)器與模型預(yù)測(cè)控制結(jié)合進(jìn)而避免電流傳感器的使用，能夠顯著改善雙有源橋變換器的動(dòng)態(tài)性能，并降低成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及雙有源橋變換器技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隔離型雙有源橋（Dual?Active?Bridge，雙有源橋）變換器因具有結(jié)構(gòu)對(duì)稱、高效率以及能量可雙向流通的優(yōu)勢(shì)，使其成為了電動(dòng)汽車、能量儲(chǔ)存設(shè)備、能量轉(zhuǎn)換裝置等領(lǐng)域的理想選擇。

對(duì)于現(xiàn)有的雙有源橋變換器預(yù)測(cè)控制方式來說，通常需要電流傳感器檢測(cè)輸出負(fù)載的電流，并將檢測(cè)值通過控制模塊反饋至變換器。然而，一旦電流傳感器出現(xiàn)故障，系統(tǒng)就可能出現(xiàn)過流情況，導(dǎo)致逆變器里的功率半導(dǎo)體器件產(chǎn)生不可恢復(fù)的故障甚至被損壞，從而明顯降低驅(qū)動(dòng)控制性能。

因此，如何在雙有源橋變換器預(yù)測(cè)控制的基礎(chǔ)上，克服電流傳感器容易產(chǎn)生故障或誤差的缺點(diǎn)，并有效提高電流預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性，是本領(lǐng)域中尚待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種雙有源橋變換器無電流傳感器模型方法及裝置，該方法將擴(kuò)張狀態(tài)感測(cè)器與模型預(yù)測(cè)控制結(jié)合進(jìn)而避免電流傳感器的使用，能夠顯著改善雙有源橋變換器的動(dòng)態(tài)性能，并降低成本。

基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明具有四個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案：

1、一種雙有源橋變換器無電流傳感器模型預(yù)測(cè)方法，包括：

獲取雙有源橋變換器系統(tǒng)狀態(tài)方程；

將總擾動(dòng)加入所述系統(tǒng)狀態(tài)方程中作為狀態(tài)變量得到線性系統(tǒng)方程，根據(jù)所述線性系統(tǒng)方程建立線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器；

利用雙有源橋變換器的降階模型對(duì)離散狀態(tài)空間模型進(jìn)行擴(kuò)展，得到電壓預(yù)測(cè)模型；

將所述線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器離散化處理，得到估計(jì)不確定輸出電流的離散線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器，再結(jié)合所述電壓預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)輸出電壓；

其中，將總擾動(dòng)加入所述系統(tǒng)狀態(tài)方程中作為狀態(tài)變量得到線性系統(tǒng)方程，根據(jù)所述線性系統(tǒng)方程建立線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器，包括：

假設(shè)總擾動(dòng)的一階導(dǎo)數(shù)存在，令總擾動(dòng)為所述雙有源橋變換器系統(tǒng)中的一個(gè)新狀態(tài)變量，加入原系統(tǒng)中，得到線性系統(tǒng)，并根據(jù)所述線性系統(tǒng)建立擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器；

所述狀態(tài)觀測(cè)器表示為：

；

其中，z₀₁和z₀₂分別是對(duì)擴(kuò)張后的線性系統(tǒng)中狀態(tài)變量x₁和x2的估計(jì)，和為擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的參數(shù)，和為非線性函數(shù)，為誤差參數(shù)，和分別為z₀₁和z₀₂的微分量，為總擾動(dòng)f的導(dǎo)數(shù)，非線性函數(shù)和滿足，任意時(shí)，能夠讓系統(tǒng)的狀態(tài)漸近收斂于實(shí)際數(shù)值，即；

令式中的，，得到所述線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器模型；

所述電壓預(yù)測(cè)模型通過以下公式表示：

；

其中，、分別是k+2時(shí)刻和k時(shí)刻的輸出電壓，為輸入電壓，為輸出電容，為開關(guān)頻率，為移相電感，為k時(shí)刻的橋間移相比，為k時(shí)刻的輸出電流，D為系統(tǒng)中一二側(cè)H橋的橋間移相比。

進(jìn)一步地，所述雙有源橋變換器系統(tǒng)為一階非線性系統(tǒng)，通過以下公式表示：