基于动态矩阵控制的双有源桥DC-DC变换器电流应力优化策略

发布时间：2020-12-26 20:01

　　为了提高拓展移相控制的双有源桥DAB（dual active bridge）DC-DC变换器的电压动态响应性能,降低系统的电流应力,利用使电流应力最小的优化相移比与输出电压之间的关系,提出了一种将电压动态矩阵控制DMC（dynamic matrix control）算法与变换器电流应力优化方法相结合的控制算法,并从预测模型、滚动优化和反馈校正3个环节详细介绍了DAB的DMC电压预测控制的具体实现过程。最后,将所提控制方法与电压闭环PI控制的拓展移相电流应力优化算法进行了仿真比较。仿真结果表明:该方法不仅减小了电流应力,而且在变换器启动阶段、输入电压突变和负载突变时大大改善了变换器的电压动态响应性能。 

【文章来源】：电源学报. 2020年06期 北大核心

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

DAB变换器拓扑结构

DAB变换器在EPS控制下的脉冲序列如图2所示，图中：D1和D2分别为内移相量和外移相量，Ts为开关周期，Ths为开关周期的一半。图2(a）为0≤D1≤D2≤1情况下的工作波形，图2(b）为0≤D2≤D1≤1情况下的工作波形，由图2可见，不同移相量关系下的电流应力不同。1.1 功率特性

DMC算法通过预测模型、反馈校正和滚动优化3部分调整uc(k）来对DAB进行控制。根据式（3），那么通过uc(k）求出D2，再通过式（3）求出的D1，则满足了对电流应力的优化。设计的基于DMC的电流应力优化算法如图3所示。DMC算法部分，电压设定值Uref(k）与J维初始电压预测值U軒J 0(k）的差值作用于参考模型gT，产生未来J个时刻的控制增量，以求取未来N个时刻的电压预测输出值，取电压预测值的首项U軒1(k+1|k）与实际输出值U(k+1|k+1）作差，经反馈校正作用后的输出取前J项作为新的初始电压预测值。另外，再将滚动优化部分得到的控制增量矩阵取首项得出实时控制量uc(k），并由式（11）反求出外移相量D2；电流应力优化部分，利用式（3）可求得使电流应力最小的优化移相量D1。

【参考文献】：
期刊论文
[1]面向储能系统应用的隔离型双向DC-DC变换器分析方法与控制技术综述[J]. 孙凯,陈欢,吴红飞.  电工电能新技术. 2019(08)
[2]扩展移相控制的双有源桥DC-DC变换器的优化控制策略[J]. 郭华越,张兴,赵文广,高帅,王付胜.  中国电机工程学报. 2019(13)
[3]基于动态矩阵控制的双有源桥变换器的动态特性研究[J]. 张佳劲,王学梅,张波,桑亚雷.  电工电能新技术. 2019(08)
[4]基于扩展相移的双有源全桥DC-DC变换器多目标优化控制方法[J]. 安峰,宋文胜,杨柯欣.  中国电机工程学报. 2019(03)
[5]基于动态矩阵控制的自主移动机器人模型预测控制方法研究[J]. 袁宇鹏,胡杨,李军,王浩,张祖伟,杨靖,王登攀.  重庆邮电大学学报(自然科学版). 2018(04)
[6]双向全桥DC-DC变换器基于电感电流应力的双重移相优化控制[J]. 张勋,王广柱,王婷.  电工技术学报. 2016(22)
[7]双向全桥DC-DC变换器的负载电流前馈控制方法[J]. 侯聂,宋文胜,武明义.  中国电机工程学报. 2016(09)



本文编号：2940376