[发明专利]一种双向DC-DC变换器预测电流的控制方法

说明书

本发明公开的双向DC‑DC变换器预测电流的控制方法，具体按照如下步骤实施：首先由双向DC‑DC变换器数学模型得出离散状态下蓄电池电流预测模型，其次根据无差拍预测电流控制原理，计算出在k+1时刻，双向DC‑DC变换器工作在Boost模式下的导通矢量a作用时间、关断矢量b作用时间和在Buck模式下的导通矢量c作用时间、关断矢量d作用时间；然后根据各个矢量作用时间设计目标函数g_Boost和g_Buck，由此得到开关管S₂工作信号和开关管S₁工作信号；最后将开关管S₂工作信号和开关管S₁工作信号分别作用于开关管S₂和开关管S₁，解决传统预测电流控制方法中因开关频率不固定而造成的系统电流纹波较大问题。

技术领域

本发明属于变换器的工作模式控制方法技术领域，具体涉及一种双向DC-DC变换器预测电流的控制方法。

背景技术

太阳能等可再生能源作为首选的清洁能源，可有效解决当今世界面临的能源及环境问题，但光伏发电系统输出功率具有波动大、受天气等外界因素影响大等缺点，会造成直流母线电压波动，因此需要储能装置配合工作。双向DC-DC变换器是连接直流母线和储能介质的重要桥梁，可以通过控制双向DC-DC变换器的工作模式来调节储能介质的充放电状态，从而达到稳定直流母线电压的目的。

在双向DC-DC变换器的各类控制方法中，传统双闭环PI控制方法最为成熟。但传统的基于PI控制器的双环控制策略无法在提高系统动态响应的同时有效抑制直流母线电压较大的波动和冲击，使得系统的输出性能不佳，鲁棒性差。因此，一些诸如预测控制、滑模控制，自抗扰控制等非线性控制方法被广泛研究。

其中，预测电流控制方法动态响应快，控制目标灵活，可对被控对象进行主动控制而非被动调节，已被广泛应用于电机驱动和电力系统等相关领域。但是，传统的预测电流控制方法存在系统开关频率不固定的本质问题，会造成输出电流纹波明显，使得系统开关损耗和系统噪声加剧。

发明内容

本发明的目的是提供一种双向DC-DC变换器预测电流的控制方法，能够解决传统预测电流控制方法中因开关频率不固定而造成的输出电流纹波明显问题。

本发明所采用的技术方案是，一种双向DC-DC变换器预测电流的控制方法，具体按照如下步骤实施：

步骤1、由双向DC-DC变换器数学模型得出离散状态下蓄电池电流预测模型，所述蓄电池电流预测模型为Boost模式下的蓄电池电流预测值i_L(k+1)或Buck模式下蓄电池电流预测值i’_L(k+1)；

步骤2、根据无差拍预测电流控制原理，得出在k+1时刻，双向DC-DC变换器工作在Boost模式下的导通矢量a作用时间t₁、关断矢量b作用时间t₂或在Buck模式下的导通矢量c作用时间t₃、关断矢量d作用时间t₄；

步骤3、根据各个矢量作用时间设计出Boost预测电流控制器的目标函数g_Boost和Buck预测电流控制器的目标函数g_Buck，再根据目标函数g_Boost和目标函数g_Buck分别得出Boost模式下开关管S₂工作信号和Buck模式下开关管S₁工作信号；

步骤4、将步骤3得到的开关管S₂工作信号作用于开关管S₂，开关管S₁工作信号作用于开关管S₁。

本发明的特点还在于，

步骤1中，所述双向DC-DC变换器数学模型分别为：