[发明专利]一种DC/DC控制方法、系统及装置

说明书

本发明公开了一种DC/DC控制方法、系统及装置，应用于包含超级电容的储能式无轨电车。本申请采用外环电压环和内环电流环的双闭环控制系统，对储能式无轨电车的超级电容进行充电控制。其中，内环跟踪微分器为给定电流安排过渡过程，解决了系统快速与超调之间的矛盾，安全性较高，且当系统受到某种扰动，内环跟踪微分器能够快速克服系统的调节滞后，及时抑制扰动；而后，内环反馈跟踪微分器处理实际充电电流的反馈，然后对二者的误差加入扰动补偿量并进行非线性组合，得到精确控制量，解决了系统在暂态情况下容易出现电流波动较大、甚至过流等问题，从而满足在系统不同工况下，对储能式无轨电车充电的较优控制，提高了系统的稳定性及可靠性。

技术领域

本发明涉及储能式无轨电车充电技术领域，特别是涉及一种DC/DC控制方法、系统及装置。

背景技术

目前，储能式无轨电车通常选用超级电容作为其储能元件。其中，超级电容由多个串联的个体超级电容组成，各个体超级电容在充电过程中会存在充电电压不平衡的情况，一般采用充电效率较高且电路较简单的DC/DC电路均衡电压，其均衡电压的原理是：将能量高于平均值的个体超级电容的能量转给能量低于平均值的个体超级电容，避免了能量的消耗。现有技术中，通常采用传统的单闭环PID(proportion-integral-derivative，比例-积分-微分)控制输出的控制量，经PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)调制后控制DC/DC电路中开关管的开通或关断，从而控制超级电容的充电电压。但是，传统的PID控制存在以下缺点：

(1)传统的PID控制是基于误差反馈来快速消除误差，但从实际值和给定值之间取误差，容易使初始控制量过大，常常产生超调现象，从而存在系统快速与超调之间的矛盾；而且，在实际充电过程中，弓轨之间经常接触不良，导致充电电流抖动较大，时常发生充电过流故障，若控制产生的超调量过大，弓轨之间很可能发生电流烧蚀的现象，安全性较低。

(2)传统的PID控制是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算加权和来形成控制量输出，但在实际应用中，微分环节会带入扰动，一般只选择PI控制律进行调节，也即PI控制器。

(3)传统的PID控制对系统所受的扰动，如负载突投或突切(即储能式无轨电车突然充电或断电)的抑制能力有限，会导致电流波动较大，降低了系统的稳定性及可靠性。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域的技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种DC/DC控制方法、系统及装置，解决了系统快速与超调之间的矛盾，安全性较高，且解决了系统在暂态情况下容易出现电流波动较大、甚至过流等问题，从而满足在系统不同工况下，对储能式无轨电车充电的较优控制，提高了系统的稳定性及可靠性。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种DC/DC控制方法，应用于包含超级电容的储能式无轨电车，包括：

预先根据DC/DC中开关管控制的充电电路的传递函数整定外环比例积分PI控制器的控制参数；

将所述超级电容的给定电压与其实际充电电压之间的电压差，经过整定后的外环PI控制器调节得到所述超级电容的给定电流；

利用内环跟踪微分器跟踪所述给定电流，得到给定跟踪信号，并利用内环反馈跟踪微分器跟踪所述超级电容的实际充电电流，得到实际跟踪信号；

将所述给定跟踪信号与所述实际跟踪信号之间的电流差加入扰动补偿量并进行非线性组合，得到所述DC/DC的控制信号，并将所述控制信号经脉冲宽度调制PWM调制得到驱动信号以驱动所述DC/DC对所述超级电容进行充电。

优选地，所述根据DC/DC中开关管控制的充电电路的传递函数整定外环PI控制器的控制参数的过程具体为：