[发明专利]一种双全桥DC/DC变换器的负荷前馈控制方法

说明书

本发明公开一种双全桥DC/DC变换器的负荷前馈控制方法，控制方法包括：双全桥DC/DC变换器启动后，利用电压控制器以移相控制方式对双全桥DC/DC变换器进行控制；启动非线性扰动观测器估计双全桥DC/DC变换器的负荷电流；将所估计的负荷电流与电压控制器的输出相加，得到双全桥DC/DC变换器的输出电流参考值；以及基于双全桥DC/DC变换器的输出电流参考值计算电流控制器的输出，将双全桥DC/DC变换器的输出电流参考值转化为移相角，作为双全桥DC/DC变换器中开关的控制指令。

技术领域

本发明涉及双全桥DC/DC变换器的控制方法。更具体地，涉及一种双全桥DC/DC变换器的负荷前馈控制方法。

背景技术

近年来，越来越多的研究关注于双全桥DC/DC(Dual Active Bridge，DAB) 变换器，对它的两种典型控制策略分别为单环控制策略和双环控制策略。双环控制策略能够同时调节直流母线电压和变换器的输出电流，具有更好的动态性能。但在实际采样输出电流时需要高速AD采样电路和高性能的传感器，这增加了电路成本和复杂度，且双环控制中的低通滤波器也限制了电流内环的带宽，消减了动态响应速度。

为了解决上述问题，现有技术提出了基于负荷电流的前馈控制、基于输出功率的前馈控制、功率指令的前馈控制，但这些方法均不能同时有效地克服上述两个问题。

因此，需要提供一种既解决了外加电流传感器而带来的复杂和冗余又解决了负荷精确前馈的DAB变换器控制方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单动态响应速度快的DAB变换器控制方法。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种DAB变换器的负荷前馈控制方法，该控制方法包括：DAB变换器启动后，利用电压控制器以移相控制方式对DAB变换器进行控制；启动非线性扰动观测器(nonlineardisturbance observer,NDO)估计DAB变换器的负荷电流；将所估计的负荷电流与电压控制器的输出相加，得到双全桥DC/DC变换器的输出电流参考值；基于双全桥DC/DC变换器的输出电流参考值计算电流控制器的输出，将双全桥DC/DC变换器的输出电流参考值转化为移相角，作为双全桥DC/DC变换器中开关的控制指令。

优选地，在控制方法中，以移相控制方法对DAB变换器进行控制的电压控制器采用比例积分控制(PI，Proportional Integrative)，用于稳定第一直流母线电压。

优选地，在估计步骤中，包括：计算DAB变换器的输出电流；以及利用所计算的输出电流来计算DAB的负荷电流。

优选地，DAB变换器的输出电流依照下式计算：

其中，i_o,e(k)表示输出电流，表示对开关的控制指令，V₁(k)表示第一直流母线电压，T_s表示开关的开关频率，L表示DAB变换器第一直流侧的电感。

优选地，DAB的负荷电流依照以下两式来计算：

z(k)＝(1-k₀)·z(k-1)+k₀·l·v₂(k-1)+k₀·i_o,e(k-1)，

其中，表示负荷电流，z(k)表示中间变量，l表示NDO的参数，值为3至5，v₂(k表示第二直流母线电压的交流小信号表达，k₀＝l·Ts/C，C 表示DAB变换器的输出电容。

优选地，在将所估计的负荷电流与电压控制器的输出合并之前，对负荷电流进行滤波。