一种用于双向dc/dc变换器中电感电流预测互补收敛控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力电子电路控制技术领域，具体设及一种用于双向DC/DC变换器中 电感电流预测互补收敛控制方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，双向DC/DC变换器被广泛应用在电动汽车、UPS、微电网等场合。它能够实 现能量的双向流动，可大幅度减小系统体积重量和成本，具有重要的研究价值。随着电力电 子学的发展W及控制技术的不断成熟，针对双向DC/DC变换器的控制方法逐渐成为人们研 究的热点。
[0003] 目前针对双向DC/DC变换器的控制方法主要有PI控制、模糊控制。模糊控制具有 不需要建立控制对象的数学模型，鲁椿性强等优点，然而它不能够实现在线调整，稳态精度 不高。传统的PI控制虽然它具有原理简单，易于实现，适用面广，控制参数相互独立，参数 的选定比较简单等优点，但是它仍具有响应速度慢稳定性弱；存在积分饱和现象，会使控制 器失去调节作用，容易引发危险事故；参数整定困难，不易调节等缺点。因此对于系统控制 方法的改进是相当重要的。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种用于双向DC/DC变换器中电感电流预测互补收敛控制 方法，解决了现有技术中存在的动态响应速度慢、静差大的问题。
[0005] 本发明所采用的技术方案是，一种用于双向DC/DC变换器中电感电流预测互补收 敛控制方法，具体按照W下步骤实施：
[0006] 步骤1、在双向DC/DC变换器的电路中的（n-l)Ts时刻采样中断，得到（n-l)Ts时 刻的电感电流值i^(n-l)、低压电压源的电压值VI、高压电压源的电压值Vh、（n-l)Ts周期内 第二开关管S2的占空比Dbu(n-l)，
[0007] 其中，Ts为开关周期；
[000引步骤2、通过公式（1)计算nTs时刻的电感电流预测值/, (H):
[0009]
【主权项】
1. 一种用于双向DC/DC变换器中电感电流预测互补收敛控制方法，其特征在于，具体 按照以下步骤实施： 步骤1、在双向DC/DC变换器的电路中的（n-l)Ts时刻采样中断，得到（n-l)Ts时刻的 电感电流值ijn-l)、低压电压源的电压值V1、高压电压源的电压值vh、（n-l)T s周期内第二 开关管S2的占空比Dbu(n-1)， 其中，Ts为开关周期； 步骤2、通过公式（1)计算111^时刻的电感电流预测值 I1(H) = iL{n - ·) + - DlJn - l)vj ( I ) 其中，L为电感值； 步骤3、判断/Λ,ν,(?Μ(?) + d / 2L是否成立，如果成立，则nTs周期内第二开关管S2 的占空比D2 (η) = 0,第一开关管Sl的占空比D1Oi) = 1，转到步骤7 ;如果不成立，转到步 骤4; 其中，Un)为nTs时刻电感上的电流给定值； 步骤4、判断⑷;? (⑷-(in)7： / 2L是否成立，如果成立，则1^周期内第二开关 管S2的占空KD2(n) = 1，第一开关管Sl的占空KD1(Ii) =0,转到步骤7;如果不成立，转 到步骤5 ; 步骤5、将nTs时刻电感上的电流给定值i (η)赋值给nTs周期内电感电流的平均值 ((")，即： 丨.,d.⑷ （2) 通过公式（1)中得到的电感电流预测值U")计算nTs周期内第二开关管S2的占空比 Dbu (η)为：
其中，Dbt= V1/νΗ， IiTs周期内第一开关管SI的占空比D b。(η)为： Dbo (n) = I-Dbu (η) (4)； 步骤6、根据公式（5)计算经过中值处理后的第二开关管S2的占空比D2(η): DAn)=DhAn) + DM (5) 2 其中，= t为nTs周期内稳态时第二开关管S2的占空比； vH 由于双向DC/DC变换器工作在互补模式，第一开关管Sl的占空KD1 (η)为： D1Oi) = I-D2 (η) (6)； 步骤7、产生占空比为D2 (η)的PWM波来控制第二开关管S2,产生占空比为D1 (η)的PWM 波来控制第一开关管si。
2. 根据权利要求1所述的一种用于双向DC/DC变换器中电感电流预测互补收敛控制方 法，其特征在于，得到所述步骤5中公式（3)的具体过程为： 在nTs时刻开通第二开关管S2,电感电流线性下降直到关断第二开关管S2,此段时间 内电感电流的减小量△ Mn)为：
第二开关管S2开通期间，电感电流的平均值为：
关断第二开关管S2后，第一开关管Sl开通，电感电流线性增加直到下一个周期，电感 电流的增加量△ Mn)为：
第一开关管Sl开通期间，电感电流的平均值"(《)为：
一个周期内电感电流平均值(.(〃)为：
将式（11)改写为方程式（12):
为了使方程有解并且方程的解必须在[0, 1]区间内，因此必须满足式（13):
方程式（12)的解为：
3. 根据权利要求1所述的一种用于双向DC/DC变换器中电感电流预测互补收敛控制方 法，其特征在于，所述步骤1中双向DC/DC变换器的电路包括低压电压源V 1，低压电压源V1 的负极分别与高压电压源Vh的负极、第一开关管Sl的发射极连接，高压电压源Vh的正极连 接第二开关管S2的集电极，第二开关管S2的发射极分别连接第一开关管Sl的集电极、电 感L。
4. 根据权利要求3所述的一种用于双向DC/DC变换器中电感电流预测互补收敛控制方 法，其特征在于，所述第一开关管Sl和第二开关管S2均为携带反并联二极管或具有反并联 二极管特性的可关断功率开关器件。
【专利摘要】本发明公开了一种用于双向DC/DC变换器中电感电流预测互补收敛控制方法，本发明方法采用电感电流预测互补控制，并结合稳态预测值对预测结果进行收敛运算处理，以使预测值向稳态预测结果收敛，通过预测值以及稳态预测值直接计算出相应开关管的控制占空比，并产生相应占空比的PWM波来控制相应的开关管，从而实现良好的电流控制效果。本发明方法能够快速稳定的控制DC/DC变换器电路中的电感电流值，动态响应速度快；本发明方法还能够直接通过输入电路参数来求开关管的占空比，静差小。
【IPC分类】H02M3-156
【公开号】CN104836437
【申请号】CN201510148760
【发明人】张琦, 高建, 何园, 孙向东, 安少亮, 杨惠, 任碧莹, 张波
【申请人】西安理工大学
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年3月31日