CN110868091A - 基于微分平坦的车载充电机pfc变换器的非线性控制方法 - Google Patents

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CN110868091A CN201810991149.9A CN201810991149A CN110868091A CN 110868091 A CN110868091 A CN 110868091A CN 201810991149 A CN201810991149 A CN 201810991149A CN 110868091 A CN110868091 A CN 110868091A
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Abstract

本发明公开了一种基于微分平坦的车载充电机PFC变换器的非线性控制方法，包括以下步骤：根据电池负载所需输出功率计算输入功率参考值yd；根据微分平坦理论证明交错并联PFC Boost变换器是微分平坦系统；基于微分平坦理论设计交错并联PFC Boost变换器系统的控制器。本发明提出了基于微分平坦理论的控制算法，有效地解决了原控制算法下后级损耗严重的问题，并且简化了变换器的设计，提高了系统的控制效果。

Description

基于微分平坦的车载充电机PFC变换器的非线性控制方法
技术领域
本发明涉及电能变换装置的功率因数校正应用与相关控制技术，具体涉及一种基于微分平坦的车载充电机PFC变换器的非线性控制方法。
背景技术
车载充电机作为一种开关电源充电机，可以实现对电动汽车的充电。对它的研究主要是对充电技术和大功率开关电源的研究，而对于大功率开关电源的研究主要针对均流技术、PFC技术以及软开关技术进行研究。传统的车载充电机PFC电路采用Boost电路，有开关器件损耗大、可靠性差等问题，且无法满足电动汽车充电机大功率和低纹波的要求，而经过改进设计的PFC在减少谐波电流含量的同时，进一步提高车载充电机的安全性；还可以扩大输入电压的范围，提高车载充电机的可靠性和灵活性。因此，PFC电路设计的好坏，对于车载充电机效率及其他性能的提高有着重要意义。
微分平坦理论最早在“Flatness and defect of nonlinear systems:Introductory theory and examples”一文中被提出，可用作非线性系统的控制策略。系统中，若能获取一组平坦输出变量，使得系统输入量和状态变量皆能由平坦输出变量及其有限阶次的导数表示，此系统则称作微分平坦系统。该法最大的优点是可以提升动态性能，具有控制方法简单、动态响应快、控制精度高、鲁棒性强的特点。
传统电动汽车车载充电器的工作分为前级功率因数校正以及后级的DC/DC变换两个过程，前级在完成获取高功率因数的同时为后级电路提供恒定的直流电压；而后级输出适应于电池组电压、电流及功率。DC/DC变换器因输入电压恒定，而且大部分时间工作在低功率状态，致使后级全桥变换器工作在低占空比条件下，会造成严重的损耗问题；同时传统PFC电压环路带宽低，存在动态响应缓慢，且主电路输入电压易出现过冲或过低的技术不足。
发明内容
本发明的目的在于克服现有车载充电机功率因数校正技术的不足，提供一种基于微分平坦的车载充电机PFC变换器的非线性控制方法，解决了传统车载充电机开关器件损耗大、动态响应缓慢的问题，具有较好的灵敏性和稳态输出特性。
实现本发明目的的技术方案为：一种基于微分平坦的车载充电机PFC变换器的非线性控制方法，包括以下步骤：
步骤1，根据电池负载所需输出功率计算输入功率参考值yd；
步骤2，根据微分平坦理论证明交错并联PFC Boost变换器是微分平坦系统；
步骤3，基于微分平坦理论设计交错并联PFC Boost变换器系统的控制器。
进一步的，上述方法具体包括以下步骤：
1)将交错并联PFC Boost变换器的输入功率表示为：
pin＝vin·iin (1)
vin为输入电压，iin为输入电流；
假设电路达到稳定状态时输入功率因数为1，则其中：
vin＝|Vsinωt| (2)
iin＝Iin sinωt (3)
其中ω为输入电压频率，V为输入电压幅值，Iin为输入电流幅值。
将输入功率参考值表示为：
Figure BDA0001780801130000021
其中，输出功率
Figure BDA0001780801130000022
2)交错并联PFC Boost变换器的状态方程为：
Figure BDA0001780801130000023
其中V0为输出电压，L1＝L2＝L为电感值，RL为电感等效电阻，R为负载电阻，C为输出电容，vBUS为电池端电压，d为占空比，iL1＝iL2＝iin/2；
3)对于任意非线性系统，其状态方程可表示为
Figure BDA0001780801130000031
其中x为系统状态变量，u为系统输入变量。
若有系统输出变量y
Figure BDA0001780801130000032
使得x和u皆能由y和它有限阶次导数表示
Figure BDA0001780801130000033
Figure BDA0001780801130000034
则称此系统是微分平坦系统，y为平坦输出。
为了实现PFC变换器的功率控制，假设微分平坦系统的输出y为交错并联PFCBoost变换器的输入功率pin，系统的控制输入变量u为占空比d，状态变量x为输入电流：
Figure BDA0001780801130000035
4)为了体现系统的平坦特性，状态变量和控制输入变量需被表示为平坦输出的函数，所以状态变量被定义为平面输出的函数：
Figure BDA0001780801130000036
5)而对微分平坦系统的输出pin求导可得：
Figure BDA0001780801130000037
平坦输出：
Figure BDA0001780801130000041
因此该系统是微分平坦系统，可以通过内源性反馈(包括系统不确定性和内外部干扰)设计其控制器。
6)首先在不考虑系统不确定性和内外部干扰的情况下，建立微分平坦系统的状态轨迹，生成相应的前馈控制量：
Figure BDA0001780801130000042
7)考虑系统的输入扰动、模型误差和系统不确定性，需将平坦输出的误差以及误差的积分加到系统中，其中积分项有效地补偿了系统的不确定性，因此将跟踪变量定义为：
Figure BDA0001780801130000043
8)由以上的控制轨迹以及跟踪变量可知交错并联PFC Boost变换器系统是时变非线性系统，定义以下李雅普诺夫函数以获得稳定的控制函数：
Figure BDA0001780801130000044
对该函数作微分：
Figure BDA0001780801130000045
因此，为使得该系统稳定，该系统控制的占空比表达式如下：
Figure BDA0001780801130000046
其中k1＞0；
通过将上式代入(14)得此李雅普诺夫函数的微分为
Figure BDA0001780801130000051
即该变换器具有渐进稳定性。
由此建立了基于微分平坦的非线性功率控制的表达式。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：(1)本发明的控制方法改善了工作时DC/DC级占空比较小的状况，结合后一级电池充电曲线提供了参考功率，减少了无功电流的循环，因此导通损耗也随之减少；(2)本发明解决了传统电压环带宽低导致的非常缓慢的暂态响应以及直流母线上的过电压，提高了变换器的效率，具有较好的灵敏性和稳态输出特性。
附图说明
图1为本发明基于微分平坦的车载充电机PFC变换器控制框图。
图2为本发明交错并联Boost PFC主电路拓扑图。
图3为经典电动汽车电池三段式充电曲线图。
图4为本发明方法的输入功率参考值yd的计算电路框图。
图5为负载满载切半载的两路电感电流和输入电流仿真波形图。
图6为负载满载切半载的输入电压电流仿真波形图。
图7为负载满载切半载的输出电压仿真波形图。
图8为本发明输入200W时输出电压仿真波形图。
具体实施方式
本发明涉及一种基于微分平坦的车载充电机PFC AC/DC变换器的非线性功率控制方法，微分平坦理论可将非线性系统线性化而被用于PFC电路设计中；车载充电机DC/DC变换器的输入电压恒定，而且大部分时间工作在低功率状态，致使全桥变换器工作在低占空比条件下，会造成严重的损耗问题；同时传统车载充电机PFC电压环路带宽低，存在动态响应缓慢，且主电路输入电压易出现过冲或过低的技术不足，因此需要新的控制策略。
针对上述两个问题，本发明提出了基于微分平坦理论的控制算法，有效地解决了原控制算法下后级损耗严重的问题，并且简化了变换器的设计，提高了系统的控制效果。
本发明的一种基于微分平坦的车载充电机PFC变换器的非线性控制方法，首先根据电池负载所需输出功率计算输入功率参考值yd；然后微分平坦理论证明交错并联PFCBoost变换器是微分平坦系统；最后，基于微分平坦理论设计交错并联PFC Boost变换器系统的控制器。
如图1所示，上述非线性控制方法具体包括以下步骤：
1)将交错并联PFC Boost变换器的输入功率表示为：
pin＝vin·iin (1)
vin为输入电压，iin为输入电流；
假设电路达到稳定状态时输入功率因数为1，则其中：
vin＝|Vsinωt| (2)
iin＝Iin sinωt (3)
其中ω为输入电压频率，V为输入电压幅值，Iin为输入电流幅值。
将输入功率参考值表示为：]
Figure BDA0001780801130000061
其中，
Figure BDA0001780801130000062
2)交错并联PFC Boost变换器的状态方程为：
Figure BDA0001780801130000063
其中V0为输出电压，L1＝L2＝L为电感值，RL为电感等效电阻，R为负载电阻，C为输出电容。
3)对于任意非线性系统，其状态方程可表示为
Figure BDA0001780801130000064
其中x为系统状态变量，u为系统输入变量。
若有系统输出变量y
Figure BDA0001780801130000071
使得x和u皆能由y和它有限阶次导数表示
Figure BDA0001780801130000072
Figure BDA0001780801130000073
则称此系统是微分平坦系统，y为平坦输出。
为了实现交错并联PFC Boost变换器的功率控制，假设微分平坦系统的输出y为交错并联PFC Boost变换器的输入功率pin，系统的控制输入变量u为占空比d，状态变量x为输入电流：
Figure BDA0001780801130000074
4)为了体现系统的平坦特性，状态变量和控制输入变量需被表示为平坦输出的函数，所以状态变量被定义为平面输出的函数：
Figure BDA0001780801130000075
5)而对微分平坦系统的输出pin求导可得：
Figure BDA0001780801130000076
平坦输出：
Figure BDA0001780801130000077
因此该系统是微分平坦系统，可以通过内源性反馈(包括系统不确定性和内外部干扰)设计其控制器。
6)首先在不考虑系统不确定性和内外部干扰的情况下，建立微分平坦系统的状态轨迹，生成相应的前馈控制量：
Figure BDA0001780801130000081
7)考虑系统的输入扰动、模型误差和系统不确定性，需将平坦输出的误差以及误差的积分加到系统中，其中积分项有效地补偿了系统的不确定性，如RL，L中的不确定性等，因此将跟踪变量定义为：
Figure BDA0001780801130000082
8)由以上的控制轨迹以及跟踪变量可知交错并联PFC Boost变换器系统是时变非线性系统，定义以下李雅普诺夫函数以获得稳定的控制函数：
Figure BDA0001780801130000083
对该函数作微分：
Figure BDA0001780801130000084
因此，为使得该系统稳定，该系统控制的占空比表达式如下：
Figure BDA0001780801130000085
通过将上式代入(14)得此李雅普诺夫函数的微分为
Figure BDA0001780801130000086
即该变换器具有渐进稳定性。由此建立了基于微分平坦的非线性功率控制的表达式。
所述车载充电机PFC AC/DC电路，包括交流电压源AC，单相整流桥T1、第一开关管S1、第二开关管S2、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电感L1、第二电感L2、输出电容C1、负载R1和控制芯片；交流电压源AC两端与单相整流桥T1的交流输入端相连；所述第一电感L1的一端与单相整流桥T1的直流输出端正极连接，另一端第一开关管S1的漏极、第一二极管D1的阳极连接；所述第二电感L2的一端与单相整流桥T1的直流输出端正极连接，另一端与第二开关管S2漏极、第二二极管D2阳极连接；第一二极管D1阴极分别与第二二极管D2阴极、输出电容C1的一端、负载R1连接；所述第一开关管S1的源极分别与单相整流桥T1的直流输出端负极、输出电容C1的另一端、负载R1的另一端、第二开关管S2的源极连接；所述控制芯片用于车载充电机PFC AC/DC变换器的非线性功率控制，内设有与非线性功率控制方法相对应的程序。
进一步的，所述第一开关管S1和第二开关管S2的驱动信号相差一半周期值。
进一步的，所述芯片采用TMS320F28335。
进一步的，所述负载功率与电池端充电电压的关系如图3所示，即经典的三段式电池充电曲线。在达到80％的额定电压前采用恒流方法充电；达到80％的电压之后采用恒功率方法充电；达到额定电压的95％时采取涓流充电方法。根据这条曲线确定输入功率的参考值。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明的技术方案作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
图2示出了实施例的原理框图，遵循上述技术方案的连接关系，主电路结构如图1所示。
输入电压检测电路TV1检测单相交错并联Boost PFC的输入电压vin，输出电压检测电路TV2检测后级DC/DC端直流输出电压(电池端)vBUS，由后级充电曲线得到输出功率参考值Pref；
本发明电动汽车电池的充电曲线图如图3所示。在电池端电压达到320V之前采取恒流充电方法，电流始终保持3.125A；之后采用保持1kW的恒功率方法充电，至电池端电压达到380V，电流缓慢减小至2.632A；最后采取涓流充电方法，至电池端电压到400V。根据图3得到输出功率参考值。
输入电流检测电路TI1检测单相交错并联Boost PFC的两路电感电流I1和I2，将以上值输入到DSP控制芯片TMS320F28335。
如图4所示，在控制芯片内完成以下计算，将经过单相整流桥后的vin作平方运算，并对其幅值作平方运算，所得
Figure BDA0001780801130000102
再除以V2，并与2P0相乘，得到yd，即前述输入功率参考值。
将所得到的输入功率参考值yd与输入功率pin进行比较作差，得到e2值，再对e2值作积分得到e1，合理设置k1的值，通过式(15)计算得到两路相差半个周期的MOS管驱动信号，以实现本发明基于微分平坦的车载充电机PFC变换器的输出电压基本稳定，以及输入功率因数的校正。
仿真验证：
为了验证本发明的可行性，以交错并联Boost PFC电路为例，在MATLAB/Simulink下进行仿真实验。仿真结果验证了所提出的微分平坦控制方法的效果。
仿真设计参数如下：
Figure BDA0001780801130000101
图5为交错并联PFC Boost变换器在基于微分平坦理论控制下的1kW两路输入电感电流和输入电流仿真波形，负载在0.52s处由满载切换到半载。由图可以验证，所提出的基于微分平坦理论控制方法具有较为良好的动态特性。
图6为交错并联PFC Boost变换器在基于微分平坦理论控制下的1kW输入电压电流仿真波形，可以看出其实现了较高的功率因数，波形良好。
图7为交错并联PFC Boost变换器在基于微分平坦理论控制下的1kW输出电压仿真波形，从图中可以看出输出电压最终稳定在了400V，波形良好。
图8为交错并联PFC Boost变换器在基于微分平坦理论控制下的200W输出电压波形，从图中可以看出输出电压最终稳定在138V，而传统控制方法下的输出电压在400V，因此可以看出本发明完成了事先基于后一级负载功率的需求，对AC/DC级输出电压进行调整的任务。基于微分平坦功率控制的系统动态性能优势明显，且可W解决车载充电系统低功率运行时效率低下问题。

Claims (6)

1.一种基于微分平坦的车载充电机PFC变换器的非线性控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，根据电池负载所需输出功率计算输入功率参考值yd；
步骤2，根据微分平坦理论证明交错并联PFC Boost变换器为微分平坦系统；
步骤3，基于微分平坦理论设计交错并联PFC Boost变换器系统的控制器。
2.根据权利要求1所述基于微分平坦的车载充电机PFC变换器的非线性控制方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
1)将交错并联PFC Boost变换器的输入功率表示为：
pin＝vin·iin (1)
vin为输入电压，iin为输入电流；
假设电路达到稳定状态时输入功率因数为1，则其中：
vin＝|Vsinωt| (2)
iin＝Iin sinωt (3)
其中ω为输入电压频率，V为输入电压幅值，Iin为输入电流幅值；
将输入功率参考值表示为：
Figure FDA0001780801120000011
其中，输出功率：
Figure FDA0001780801120000012
2)交错并联PFC Boost变换器的状态方程为：
Figure FDA0001780801120000013
其中V0为输出电压，L1＝L2＝L为电感值，RL为电感等效电阻，R为负载电阻，C为输出电容，vBUS为电池端电压，d为占空比，iL1＝iL2＝iin/2；
3)对于任意非线性系统，其状态方程可表示为
Figure FDA0001780801120000021
其中x为系统状态变量，u为系统输入变量；
若有系统输出变量y
Figure FDA0001780801120000022
使得x和u皆能由y和它有限阶次导数表示
Figure FDA0001780801120000023
Figure FDA0001780801120000024
则称此系统是微分平坦系统，y为平坦输出。
为了实现PFC变换器的功率控制，假设微分平坦系统的输出y为交错并联PFC Boost变换器的输入功率pin，系统的控制输入变量u为占空比d，状态变量x为输入电流：
Figure FDA0001780801120000025
4)为了体现系统的平坦特性，状态变量和控制输入变量需被表示为平坦输出的函数，所以状态变量被定义为平面输出的函数：
Figure FDA0001780801120000026
5)而对微分平坦系统的输出pin求导可得：
Figure FDA0001780801120000027
平坦输出：
Figure FDA0001780801120000031
因此该系统是微分平坦系统，可以通过内源性反馈设计其控制器；
6)首先在不考虑系统不确定性和内外部干扰的情况下，建立微分平坦系统的状态轨迹，生成相应的前馈控制量：
Figure FDA0001780801120000032
7)考虑系统的输入扰动、模型误差和系统不确定性，需将平坦输出的误差以及误差的积分加到系统中，其中积分项补偿了系统的不确定性，因此将跟踪变量定义为：
Figure FDA0001780801120000033
8)由以上的控制轨迹以及跟踪变量可知交错并联PFC Boost变换器系统是时变非线性系统，定义以下李雅普诺夫函数以获得稳定的控制函数：
Figure FDA0001780801120000034
对该函数作微分：
Figure FDA0001780801120000035
因此，为使得该系统稳定，该系统控制的占空比表达式如下：
Figure FDA0001780801120000036
其中k1＞0；
通过将上式代入(14)得此李雅普诺夫函数的微分为
Figure FDA0001780801120000041
即该变换器具有渐进稳定性；
由此建立了基于微分平坦的非线性功率控制的表达式。
3.根据权利要求2所述的基于微分平坦的车载充电机PFC AC/DC变换器的非线性功率控制方法，其特征在于：所述车载充电机PFC AC/DC电路，包括交流电压源(AC)，单相整流桥(T1)、第一开关管(S1)、第二开关管(S2)、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第一电感(L1)、第二电感(L2)、输出电容(C1)、负载(R1)和控制芯片；
交流电压源(AC)两端与单相整流桥(T1)的交流输入端相连；所述第一电感(L1)的一端与单相整流桥(T1)的直流输出端正极连接，另一端第一开关管(S1)的漏极、第一二极管(D1)的阳极连接；所述第二电感(L2)的一端与单相整流桥(T1)的直流输出端正极连接，另一端与第二开关管(S2)漏极、第二二极管(D2)阳极连接；第一二极管(D1)阴极分别与第二二极管(D2)阴极、输出电容(C1)的一端、负载(R1)连接；所述第一开关管(S1)的源极分别与单相整流桥(T1)的直流输出端负极、输出电容(C1)的另一端、负载(R1)的另一端、第二开关管(S2)的源极连接；所述控制芯片用于车载充电机PFC AC/DC变换器的非线性功率控制。
4.根据权利要求3所述的基于微分平坦的车载充电机PFC AC/DC变换器的非线性功率控制方法，其特征在于，所述第一开关管(S1)和第二开关管(S2)的驱动信号相差一半周期值。
5.根据权利要求3所述的基于微分平坦的车载充电机PFC AC/DC变换器的非线性功率控制方法，其特征在于，所述控制芯片采用TMS320F28335。
6.根据权利要求3所述的基于微分平坦的车载充电机PFC AC/DC变换器的非线性功率控制方法，其特征在于，所述负载功率与电池端充电电压的关系满足三段式电池充电曲线：在达到80％的额定电压前采用恒流方法充电；达到80％的电压之后采用恒功率方法充电；达到额定电压的95％时采取涓流充电方法；根据这条曲线确定输入功率的参考值Pref。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111740629A (zh) * 2020-06-22 2020-10-02 上海电力大学 一种用于模块化多电平矩阵变换器的平坦控制方法
CN111781831A (zh) * 2020-07-09 2020-10-16 济南大学 基于状态估计的boost电路的双模预测控制方法及系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150263603A1 (en) * 2014-03-17 2015-09-17 Majid Pahlevaninezhad Adaptive nonlinear current observer for boost pfc ac/dc converters
CN107257202A (zh) * 2016-11-17 2017-10-17 南京航空航天大学 含有源储能单元型BoostPFC的优化控制方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150263603A1 (en) * 2014-03-17 2015-09-17 Majid Pahlevaninezhad Adaptive nonlinear current observer for boost pfc ac/dc converters
CN107257202A (zh) * 2016-11-17 2017-10-17 南京航空航天大学 含有源储能单元型BoostPFC的优化控制方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AJID PAHLEVANINEZHAD等: "A Nonlinear Optimal Control Approach Based on the Control-Lyapunov Function for an AC/DC Converter Used in Electric Vehicles", 《IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL INFORMATICS》 *
赵凯贤: "电动汽车充电桩控制系统研究与设计", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)工程科技Ⅱ辑》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111740629A (zh) * 2020-06-22 2020-10-02 上海电力大学 一种用于模块化多电平矩阵变换器的平坦控制方法
CN111740629B (zh) * 2020-06-22 2023-09-26 上海电力大学 一种用于模块化多电平矩阵变换器的平坦控制方法
CN111781831A (zh) * 2020-07-09 2020-10-16 济南大学 基于状态估计的boost电路的双模预测控制方法及系统

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