[发明专利]一种双主动全桥DC-DC变换器的模糊控制方法

说明书

本发明公开了一种基于模糊PI控制双主动全桥DC‑DC变换器的方法，具体过程为：通过瞬时功率积分公式得到传输功率和移相角之间的关系，然后通过构建PI控制器控制移相角，可以实现恒定功率传输，这时变换器相当于接在恒定负载上，在PI控制器的基础上增加模糊控制器，采集变换器的输出电压，和参考输出电压作差得到e＝u‑e_ref，再对其求导得到将二者输入到模糊控制器，经过模糊算法计算后得到PI参数的修正值ΔK_p、ΔK_i，和PI控制器的系数K_p、K_i相加得到新修正的系数。本发明可以通过模糊控制可以实现双主动全桥DC‑DC变换器PI控制器参数的实时修正，与PI控制相比，具有无超调，动态响应快，鲁棒性强，快速稳定等优点。

技术领域

本发明涉及一种采用模糊PID控制双主动全桥DC-DC变换器(DAB)的方法，属于电力电子控制技术领域。

背景技术

随着直流输电，直流配电技术的广泛应用，直流变压器在电网中的应用也越来越广泛，其中双主动DC-DC变换器作为一种可以二象限运行的DC-DC变换器，可以当作是两个单向DC-DC，有效的减小了系统的占用体积，成本，增强了系统的可靠性，且双主动全桥DC-DC具有动态响应快，功率密度高，软开关易于实现等优点，目前直流电网，电动汽车充电，铁路牵引网中得到了广泛的应用。为了保证系统的稳定性和可靠性，直流变压器的动态性能和稳定性显得十分重要，目前基于模糊控制，预测控制，滑模控制，自适应控制技术是研究的热点，其中模糊控制作为一种优越的智能控制，模糊控制应用于复杂的非线性系统可以模拟人的思维，对于一些难以构建数学模型的系统可以进行有效的控制和描述。他的本质是一种非线性控制，具有系统化的特点，目前在家用电器和工业控制领域中有大量的实际应用。在双主动全桥DC-DC变换器的控制中模糊控制算法易于实现，并且具有良好的动态性能和稳定性，且建模简单，并且允许设计者在对算法改动时无需改动外围电路，具有很强的实用性和灵活性。

在现有的技术当中，传统的电压控制方法通常是采用瞬时功率积分的方法建立双主动全桥DC-DC变换器稳态时的漏感电流，传输功率和回流功率的数学模型构造PI控制器，但是在例如光伏电源等宽幅输入，输入输出电压幅值不匹配的场景时采用这类控制的变换器难以保证系统的动态性能，容易产生超调和动态响应慢等问题，模糊控制逻辑控制器的原理是检测双主动全桥直流变换器的电压输出值和参考值作比较，求出偏差和偏差变化率，将二者作为输入变量，输入模糊控制器，模糊控制器根据预先设置好的模糊推理规则，计算出当前状态的PI参数，从而调节PI参数，相较于传统的线性控制策略，模糊控制对于变换器的动态性能有着显著的改善。

发明内容

本发明为了解决现有的双主动全桥DC-DC变换器利用传统控制在一些电压不匹配或电压变化大的场景时的动态性能差，响应速度慢，超调量大，造成的传输效率低下的问题，提出了一种模糊逻辑控制变换器的方法，可以有效提高变换器的动态性能，实现电压的精准调节。

包括如下步骤：

步骤1、根据变换器的运行参数，建立恒负载数学模型；

步骤2、根据所建立的数学模型建立PI控制器；

步骤3、建立模糊控制器实现实时修正PI参数，控制双主动全桥DC-DC变换器。

其中步骤1具体包括:

步骤1由DAB传输功率公式

式中的P为传输功率；n为变压器变比；D为移相比(移向角在DAB半个开关周期的占比)；ν_H1为原边产生的占空比为50％的方波电压；f_s为开关频率；V₁V₂分别为双主动全桥变换器的输入和输出电压；L为电感漏感，通过调节移相比D即可调节功率的传输方向大小和方向。

进一步的，步骤2具体包括：