[发明专利]一种双向DC/DC变换器控制方法

说明书

本发明公开了一种双向DC/DC变换器控制方法，包括功率变换电路和控制器；功率变换电路包括两个并联桥臂以及直流滤波电容，每个桥臂均由上桥臂和下桥臂的两个IGBT串联组成；控制器包括多模型自适应控制器和预测控制器；多模型自适应控制器根据双向DC/DC变换器的非线性特性建立多个线性模型；多模型自适应控制器计算每个模型的权重，将每个模型加权得到全局模型；预测控制器根据全局模型、目标函数和约束条件，将有约束预测控制算法最优化控制问题转化为二次规划问题，并采用递归神经网络算法来求解，得到最优占空比，实现DC/DC变换器的优化控制。本发明可提供更好的动态和稳态性能，并且可应用在单向DC/DC变换器和其他需要根据状态变量求解最优占空比的问题中。

技术领域

本发明涉及双向DC/DC变换器技术领域，尤其涉及一种具有多模型预测控制的DC/DC变换器的控制方法。

背景技术

能源稀缺、空气污染、气候变暖是全球能源领域面临的共同挑战。进入21世纪以来，随着石油、煤炭等不可再生能源的日趋枯竭，环境污染日益严重，节能与环保已成为世界各国亟待解决的两大问题。新能源汽车最大优势在于其节能环保，新能源汽车包括清洁替代燃料汽车、纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车等其他新能源汽车等

新能源混合电动汽车具有广阔的应用前景，双向DC/DC变换器是其中的关键部件，是目前该领域的研究热点之一。双向DC/DC变换器作为混合能源汽车关键能量转换部件，可以在短时间内使汽车制动产生能量回馈给超级电容，由超级电容提供瞬时加速或启动需要的瞬时功率。同时双向DC/DC变换器必须具有快速的动态响应，高可靠性和高效率。与此同时，组成双向DC/DC变换器系统的器件、电力电子技术、控制策略也经历了飞跃式的发展。半导体材料和制造技术的快速发展，大功率半导体的发展和完善，大功率、低损耗、耐高温、高可靠性的功率开关器件在电子工程的各项领域得到广泛的应用。

DC/DC变换器以其高效率、高质量、高稳定性的应用特性，已经在混合动力汽车，电梯，城市轨道交通及新能源系统等领域都得到了广泛应用，成为新能源应用场合中的关键设备之一。双向DC/DC变换器技术正日益成为诸多研究学者和研究机构竞相研究的热点问题。如今，随着基于开关型器件的高频调制技术的日臻完善，双向DC/DC变换器无论是在拓扑结构还是在调制方法上均已趋于成熟，因此选择合适的控制策略成为提高变换器性能的关键，有必要提供一种能提高系统动态和稳态性能,并能可根据需要应用于单向DC/DC变换器以及其他需要根据状态变量求解最优占空比的问题中。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种双向DC/DC变换器控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种双向DC/DC变换器控制方法，该DC/DC变换器包括相互连接的功率变换电路和控制器；其中：

功率变换电路包括两个并联桥臂以及直流滤波电容，每个桥臂均由上桥臂和下桥臂的两个IGBT串联组成；功能变换器电路两侧分别为高压侧和低压侧；控制器包括多模型自适应控制器和预测控制器；

该控制方法中，多模型自适应控制器根据双向DC/DC变换器的非线性特性建立多个线性模型；在每个控制周期，控制信号输入DC/DC变换器的同时，也输入到每个模型，多模型自适应控制器计算每个模型的输出电流，将该电流与采集到的实际输出电流进行比较，并计算每个子模型的匹配度，得到每个模型的权重，将每个模型加权从而得到全局模型；

预测控制器根据全局模型、目标函数和约束条件，将有约束预测控制算法最优化控制问题转化为二次规划问题，并采用递归神经网络算法来求解，得到最优占空比，实现DC/DC变换器的优化控制。

进一步地，本发明的该方法中根据双向DC/DC变换器模型参数的变化范围建立多个线性模型，则系统总模型为：