[发明专利]一种基于降阶自抗扰策略的双向buck-boost变换器控制方法

说明书

本发明公开了一种基于降阶自抗扰策略的双向buck‑boost变换器控制方法，包括采样双向buck‑boost变换器输出电压u_C，经外环自抗扰控制器中的扩张状态观测器后与经跟踪微分器的参考输出电压值进行比较，得到误差；误差经外环自抗扰控制器中的非线性控制律，并补偿扩张状态观测器中的外部扰动信号，得到内环电流参考值i_{L_ref}；内环电流参考值经内环模型预测控制处理后得到PWM占空比d，进而用于驱动开关管工作；本发明提供的基于降阶自抗扰策略的双向buck‑boost变换器控制方法，在对双向buck‑boost变换器进行控制时，通过在高频段对控制对象进行降阶简化，降低了自抗扰控制器的复杂度；在对双向buck‑boost变换器进行控制时采用ADRC+MPC双闭环结构，相对于PI+MPC控制策略，具有响应速度快、调整过程超调量及波动幅值小的特点，显著提高了双向buck‑boost变换器的动态响应性能。

技术领域

本发明涉及直流变换器控制领域，尤其涉及一种基于降阶自抗扰策略的双向buck-boost变换器控制方法。

背景技术

在分布式储能系统中，双向DC-DC变换器作为核心组件之一，用于对储能单元输出电压的调整，有效应对风电、光伏等可再生能源出力波动、迅速补偿或者吸收功率问题。针对可再生能源应用，双向DC-DC变换器的输出电压、功率大小、功率流动方向可能会频繁变化，这对双向DC-DC变换器的控制性能提出了更高要求。

自抗扰控制(ADRC)和模型预测控制(MPC)由于性能优越，在双向DC-DC变换器的控制中得到了广泛应用。已有的双闭环控制方法一般是与传统PID控制器等性能较差的控制器结合使用，控制性能仍具有提升的空间。同时，采用自抗扰策略控制电压外环，控制对象阶数普遍较高，增加了控制器设计的复杂度，实现难度较大。

在目前的研究中，专利文献CN108736722A公开了一种基于免疫算法的双向DC-DC变换器自抗扰控制方法，该方法中所述双向DC-DC变换器采用电压电流双闭环控制，电流内环采用基于免疫算法的自抗扰控制器，电压外环采用PI控制器。该方法虽然可以实现因光伏输出波动性和负载不确定性造成的直流母线电压不稳问题，但并未考虑输出电压参考值突变工况，同时无法实现电感电流限幅；专利文献CN104734532B公开了一种Buck-Boost矩阵变换器的复合控制方法及其装置，所述方法以Buck-Boost矩阵变换器中电容电压与电感电流两状态变量为系统控制变量，通过上述对电容电压与电感电流分别构建复合控制闭环进行控制，从而调节电感电流与电容电压使其按确定的参考值变化，由此可在Buck-Boost矩阵变换器输出端获得与其参考值高度一致的输出电压。该方法虽然可以实现对参考输出电压的准确跟踪从而有效应对其突变工况，且设置了限幅环节用以避免电感电流出现异常值，但并未考虑负载突变以及电源电压突变两种工况，同时，所述方法提供的复合控制装置中控制器较多，控制的复杂度较高，计算量较大。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有基于降阶自抗扰策略的双向buck-boost变换器控制方法存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明目的是提供一种基于降阶自抗扰策略的双向buck-boost变换器控制方法，其目的在于降低自抗扰控制器的复杂度、提高双向buck-boost变换器的动态响应性能。