一种双有源桥型变换器拓扑簇的控制方法、装置和设备

本发明涉及隔离型双向直流直流变换器优化控制，特别涉及一种双有源桥型变换器拓扑簇的控制方法、装置和设备。

背景技术：

1、一般的，双有源桥型变换器拓扑簇由高频变压器、储能元件与两个全桥模块构成，具有能量双向流动、可拓展性强、拓扑灵活性高等优势。当输出端为电阻型负载时，通常对端口电压进行闭环控制，当端口为电池负载时，通常对端口充放电电流闭环控制。

2、传统比例-积分控制由于积分环节的存在，系统动态响应时间较长，且对于多输入多输出系统，控制回路之间的耦合使得比例积分参数难以整定，使其在储能变流器领域应用受限。模型预测控制具有快速动态响应、易于增加约束条件、多目标控制等优势，在功率变换与电机控制领域得到广泛研究。但模型预测控制策略对预测模型精度要求较高，当主电路参数与模型参数不一致时会使控制目标存在稳态误差。

3、现有技术中，有方案分析了预测模型中参数失配对多模块双有源桥式变换器系统稳态性能的影响，并采用基于递归最小二乘法的参数辨识方法对储能电感参数在线辨识，消除了因参数失配引起的输出电压稳态误差。还有方案提出了虚拟功率控制策略，使得预测控制量仅与输入输出电压和虚拟功率相关，降低了系统对预测模型参数的依赖，该控制策略适用于多种移相调制双有源桥型直流直流变换器拓扑。

4、但是，传统参数辨识策略下预测模型复杂，需要对系统模型参数实时进行最优估计，处理器计算负担重，实现成本较高，而虚拟功率控制策略对预测模型的校正需依赖pi积分环节，动态性能相对较差。综上，目前尚缺乏动态控制性能好同时实现成本低的方案。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述动态控制性能和低成本无法同时实现的技术问题，提供一种双有源桥型变换器拓扑簇的控制方法、装置和设备。

2、本发明提供了一种双有源桥型变换器拓扑簇的控制方法，先根据基波分析法对双有源桥型变换器拓扑簇进行建模，得到双有源桥型变换器拓扑簇中不同拓扑结构输出电压的偏差方程，再根据不同拓扑结构输出电压的偏差方程，将各偏差方程中移相占空比的相关项简化为线性控制增益，建立了双有源桥型变换器拓扑簇中不同拓扑结构的统一简化模型，并根据统一简化模型确定移相占空比的预测值关于线性控制增益的表达式，最后利用卡尔曼滤波算法对简化模型进行校正，确定校正后的线性控制增益，以确定移相占空比的预测值并对双有源桥型变换器拓扑簇下一时刻的输出电压进行控制。

3、本发明通过对双有源桥型变换器拓扑簇不同拓扑结构的工作原理进行分析建模，并将不同拓扑结构相近的部分进行归纳合并，得到适用于双有源桥型变换器拓扑簇的简化模型，实现了输出电压快速准确地跟踪其预设参考值的同时降低了处理器的计算负担，动态控制性能高且实现成本较低。

4、本发明提供了一种双有源桥型变换器拓扑簇的控制装置，所述装置中各模块用于实现上述双有源桥型变换器拓扑簇的控制方法。

5、本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述双有源桥型变换器拓扑簇的控制方法。

6、本发明提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述双有源桥型变换器拓扑簇的控制方法。

7、本发明采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

8、本发明通过对双有源桥型变换器拓扑簇不同拓扑结构的工作原理进行分析建模，并将不同拓扑结构相近的部分进行归纳合并，得到适用于双有源桥型变换器拓扑簇的简化模型，实现了输出电压快速准确地跟踪其预设参考值的同时降低了处理器的计算负担，动态控制性能高且实现成本较低。

技术特征：

1.一种双有源桥型变换器拓扑簇的控制方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的双有源桥型变换器拓扑簇的控制方法，其特征在于，所述根据基波分析法对双有源桥型变换器拓扑簇进行建模，得到双有源桥型变换器拓扑簇中不同拓扑结构输出电压的偏差方程，具体包括：

3.如权利要求2所述的双有源桥型变换器拓扑簇的控制方法，其特征在于，所述根据不同拓扑结构输出电压的偏差方程，将各偏差方程中移相占空比的相关项简化为线性控制增益，以建立双有源桥型变换器拓扑簇的统一简化模型，具体包括：

4.如权利要求3所述的双有源桥型变换器拓扑簇的控制方法，其特征在于，所述根据统一简化模型确定移相占空比的预测值关于线性控制增益的表达式，具体包括：

5.如权利要求1所述的双有源桥型变换器拓扑簇的控制方法，其特征在于，所述根据当前时刻双有源桥型变换器拓扑簇的输出电压采样值、输出电流采样值和输出电压参考值，采用卡尔曼滤波算法对双有源桥型变换器拓扑簇的统一简化模型进行校正，确定校正后的线性控制增益，具体包括：

6.一种双有源桥型变换器拓扑簇的控制装置，其特征在于，包括：

7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述权利要求1～5任一项所述的方法。

8.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述权利要求1～5任一所述的方法。

技术总结本发明公开了一种双有源桥型变换器拓扑簇的控制方法、装置和设备，涉及隔离型双向直流直流变换器优化控制技术领域。本发明先根据基波分析法对双有源桥型变换器拓扑簇进行建模，得到双有源桥型变换器拓扑簇中不同拓扑结构输出电压的偏差方程，再根据不同拓扑结构输出电压的偏差方程，将各偏差方程中移相占空比的相关项简化为线性控制增益，并根据统一简化模型确定移相占空比的预测值关于线性控制增益的表达式，利用卡尔曼滤波算法对简化模型进行校正，确定校正后的线性控制增益，以确定移相占空比的预测值并对双有源桥型变换器拓扑簇下一时刻的输出电压进行控制。本发明实现了输出电压快速准确地跟踪其预设参考值的同时降低了处理器的计算负担。技术研发人员：蒿天衢,黄家正,董政,卢堋煜,赵鹤璇,谭闽霞受保护的技术使用者：山东大学技术研发日：技术公布日：2024/9/9