CN114362537A - 一种基于dpc-sdc的dab变换器双重优化控制策略 - Google Patents

一种基于dpc-sdc的dab变换器双重优化控制策略 Download PDF

Info

Publication number
CN114362537A
CN114362537A CN202111500684.8A CN202111500684A CN114362537A CN 114362537 A CN114362537 A CN 114362537A CN 202111500684 A CN202111500684 A CN 202111500684A CN 114362537 A CN114362537 A CN 114362537A
Authority
CN
China
Prior art keywords
control
output voltage
dpc
dab converter
sdc
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111500684.8A
Other languages
English (en)
Inventor
张伟
钟鸣
奥淇仑
连杰
阿敏夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Inner Mongolia Electric Power Research Institute of Inner Mongolia Power Group Co Ltd
Original Assignee
Inner Mongolia Electric Power Research Institute of Inner Mongolia Power Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Inner Mongolia Electric Power Research Institute of Inner Mongolia Power Group Co Ltd filed Critical Inner Mongolia Electric Power Research Institute of Inner Mongolia Power Group Co Ltd
Priority to CN202111500684.8A priority Critical patent/CN114362537A/zh
Publication of CN114362537A publication Critical patent/CN114362537A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

本发明公开了一种基于DPC‑SDC的DAB变换器双重优化控制策略，该方法将直接功率控制方法(DPC)和单回路直接控制方法(SDC)相结合，当发生负载扰动时，选择DPC方案维持过渡期间的输出电压，而一旦获得输出电压，主导控制方案切换到SDC控制方案，从而抑制DAB变换器的测量噪声，并且得到稳定的电压输出和快速的动态响应，实现双重优化。步骤为：第一，采集DAB变换器每个开关周期实际输入电压U in、输出电压U o、负载电流i o，将输出电压实测值和给定值的误差量ΔU o通过PI控制器，获得期望的输出电压U v；第二，将第一步中得到的输出电压期望值U v通过传输功率计算模块，计算得到DAB变换器传输功率P；第三，将传输功率P输入直接功率控制模块，计算得到DPC方法调制得到的相移比D 1；第四，将采集的输出电压实测值U o与给定值U o *的误差量ΔU o输入小系数的PI控制器，得到单回路直接控制的相移比D 2；第五，通过判断负载电流的变化控制开关信号S s的值从而实现两种控制方式的平滑切换；第六，将得到的相移比D输入调制信号，从而控制DAB变换器的稳定输出。

Description

一种基于DPC-SDC的DAB变换器双重优化控制策略
技术领域
本发明涉及一种基于DPC-SDC的DAB变换器双重优化控制策略，特别涉及一种通过采用直接功率控制法(DPC)和单回路直接控制(SDC)相结合的双重优化控制方法。
背景技术
随着直流微电源和直流负载的广泛应用，带有储能系统的直流微网得到广泛关注。而双有源全桥双向DC-DC变换器(DAB)由于其双向功率流动、电气隔离等优点在电力能量转换应用中得到广泛应用。传统的DAB变换器主要采用单电压控制(SVPI)、负载电流反馈法、直接功率控制(DPC)、模型预测控制(MPC)等基于模型控制策略，这些基于模型控制策略通常对控制回路的噪声敏感，包括电压纹波噪声、量化噪声、测量噪声等会造成输出电压的随机振荡。此外，通常采用抑制测量噪声的控制策略有单电压回路控制策略，该策略具有抑制测量噪声和提供稳定的输出电压等优点，但会导致缓慢的动态响应。
因此，本文提出一种基于DPC-SDC的DAB变换器的双重优化控制策略。相对于传统的抑制测量噪声的控制方法，该方法结合直接功率控制方法(DPC)和单回路直接控制(SDC)的优点，不仅可以抑制测量噪声，获得稳定的输出电压，还具有快速的动态响应。
发明内容
本发明的目的是为了填补现有技术的空白，提出一种基于DPC-SDC的DAB变换器的双重优化控制策略，将直接功率控制方法(DPC)和单回路直接控制(SDC)相结合，当发生负载扰动时，选择DPC方案维持过渡期间的输出电压，而一旦获得输出电压，主导控制方案切换到 SDC控制方案，从而实现测量噪声的抑制和稳定的电压输出，并保证快速的动态响应。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种基于DPC-SDC的DAB变换器的双重优化控制策略。以双有源全桥双向DC-DC变换器为例，图1是本发明在该工况下具体实施方式的拓扑图，如图1所示，DAB变换器由两个H桥单元通过一个高频隔离变压器连接而成，直流输出侧可接入电池、光伏、直流负荷等源荷设备。为了在动态和稳态条件下都能获得优异的性能，因此提出一种基于DPC-SDC的 DAB变换器的双重优化控制策略。
该控制方法主要包括以下步骤：
步骤S1：采集DAB变换器每个开关周期实际输入电压Uin、输出电压Uo、负载电流io，给定输出电压给定值Uo *，将输出电压实测值和给定值的误差量ΔUo通过PI控制器，获得期望的输出电压Uv；
步骤S2：将步骤S1中得到的输出电压期望值Uv通过传输功率计算模块，计算得到DAB 变换器传输功率P；
步骤S3：将步骤S2中的传输功率P输入直接功率控制模块，计算得到DPC方法调制得到的相移比D1；
步骤S4：将采集的输出电压实测值Uo与给定值Uo *的误差量ΔUo输入小系数的PI控制器即得到单回路直接控制的相移比D2；
步骤S5：通过判断负载电流误差值的变化，控制开关信号Ss的值从而实现两种控制方式的平滑切换。当Ss＝1时，DAB变换器采用直接功率控制(DPC)；当Ss＝0时，采用单回路直接控制方法(SDC)。
步骤S6中：将判断得到的相移比D输入调制信号，从而控制DAB变换器的稳定输出。
与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：
该方法采用双重优化控制策略，相比于传统的控制策略，可以显著降低测量噪声的影响，并获得快速的动态响应。
附图说明
图1是本发明中双有源全桥双向DC-DC变换器(DAB)的拓扑结构。
图2是本发明中DAB变换器的等效电路。
图3是本发明中DAB变换器的双重优化控制策略的控制方案。
图4是本发明中DAB变换器采用SDC方法的控制图。
图5是本发明中DAB变换器采用DPC方案的简化控制图。
图6是本发明中DAB变换器的SPS调制波形图。
图7是本发明中两种控制方法切换的开关信号的值。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
图1是本发明所述的双有源全桥双向DC-DC变换器的拓扑结构图，图2是本发明所述的具有移相控制的DAB变换器等效拓扑图，图3是本发明所述的DAB变换器采用DPC-SDC双重优化控制方案图。
本发明为一种基于DPC-SDC的DAB变换器的双重优化控制策略。以下为本发明更具体的实施方式：
DAB变换器等效拓扑中，L是电感，Uab和Ucd分别为原边H桥和副边H桥的输出电压，iL为电感电流，n为隔离变压器的匝数比。通过控制原副边H桥的开关状态可以产生输出电压Uab和Ucd，通过调整输出电压的幅值和相位差可以得到电感电流iL。该DAB变换器采用单移相调制方法(SPS)。可得到单移相调制方式下的传输功率P和传输电流IT：
Figure BDA0003401504440000031
Figure BDA0003401504440000032
其中，Uin为输入电压，Uo为输出电压，Ts为开关周期，D为相移比。
根据传输功率和传输电流与相移比的关系，可以得到精确调制的相移比的关系式为：
Figure BDA0003401504440000033
依据计算得到的精确相移比关系式，采用DPC-SDC的s双重优化控制策略的具体实施步骤如下。其中，直接功率控制方法(DPC)为基于模型控制法的一种，采用直接功率控制法的双重优化控制策略可扩展到其他基于模型控制方法。
步骤S1中：采集DAB变换器的每个开关周期实际输入电压Uin、输出电压Uo、负载电流io，给定输出电压给定值Uo *，将输出电压实测值和给定值的误差量ΔUo通过PI控制器，获得期望的输出电压Uv；
Figure BDA0003401504440000034
其中，KP为PI控制器的比例系数，KI为PI控制器的积分系数。
步骤S2中：将步骤S1中得到的输出电压期望值Uv通过传输功率计算模块，计算得到 DAB变换器传输功率P，即：
Figure BDA0003401504440000035
步骤S3中：将步骤S2中的传输功率P输入相移比计算关系式(3)，得到直接功率控制(DPC) 的相移比D1。
步骤S4中：将采集的输出电压实测值Uo与给定值Uo *的误差量输入小系数的PI控制器即得到单回路直接控制的相移比D2，即：
Figure BDA0003401504440000041
步骤S5中：根据负载电流io的变化从而判断两种控制方法之间的切换。Ss代表用于选择 DPC方案或SDC方法的切换信号。当负载电流差值Δio>ilimit，则Ss＝1，DAB变换器采用直接功率控制(DPC)；当Δio<ilimit，则Ss＝0，采用单回路直接控制方法(SDC)。
Ss的值可以在表I中得出。其中，Δio为当前切换周期测得的负载电流io与上一切换周期测得的负载电流之差，ilimit为DPC方案和SDC方案切换的阈值。通过Ss开关信号的判断，从而实现两种控制方案的平滑切换。
步骤S6中：将判断得到的相移比D输入PWM调制信号，从而控制DAB变换器的稳定输出。
综上：本发明提出的一种基于DPC-SDC的DAB变换器的双重优化控制策略，结合直接功率控制法和单回路直接控制法，当发生负载扰动时，选择直接功率控制法方案维持过渡期间的输出电压，而一旦获得输出电压，主导控制方案切换到单回路直接控制方案，从而实现测量噪声的抑制和稳定的电压输出，并保证快速的动态响应，实现双重优化。所提方案可以获得良好的动态性能，是一种值得推广的DAB变换器控制方法。
本发明并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本发明的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本发明的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.应用于DAB变换器的直接功率控制和单回路直接控制相结合的双重优化控制策略。两个H桥单元通过一个高频隔离变压器连接，直流侧可接入直流负载。由于传统控制方法具有易受测量噪声影响，动态响应较慢等缺点，因此提出一种双重优化控制策略，从而使DAB变换器既获得良好的动态响应又获得高稳定性。该控制方法包括以下步骤：
步骤S1：采集DAB变换器每个开关周期实际输入电压Uin、输出电压Uo、负载电流io，给定输出电压给定值Uo *，将输出电压实测值和给定值的误差量ΔUo通过PI控制器，获得期望的输出电压Uv；
步骤S2：将步骤S1中得到的输出电压期望值Uv通过传输功率计算模块，计算得到DAB变换器传输功率P；
步骤S3：将步骤S2中的传输功率P输入直接功率控制模块，计算得到DPC方法调制得到的相移比D1；
步骤S4：将采集的输出电压实测值Uo与给定值Uo *的误差量ΔUo输入小系数的PI控制器即得到单回路直接控制的相移比D2；
步骤S5：通过判断负载电流的变化控制开关信号Ss的值，从而实现两种控制方式的平滑切换。当Ss＝1时，DAB变换器采用直接功率控制法(DPC)；当Ss＝0时，采用单回路直接控制方法(SDC)。
步骤S6中：将判断得到的相移比D输入调制信号，从而控制DAB变换器的稳定输出。
2.根据权利要求1所述的一种基于DPC-SDC的DAB变换器双重优化控制策略，其特征在于，步骤S5中通过比较负载电流的变化量控制开关信号的值从而判断选择哪种控制方式，从而实现两种控制模式的平滑切换。
当负载电流差值Δio>ilimit，则开关信号Ss＝1，DAB变换器采用直接功率控制(DPC)；当Δio<ilimit，则开关信号Ss＝0，采用单回路直接控制方法(SDC)。其中，Δio为当前切换周期测得的负载电流io与上一切换周期测得的负载电流之差，ilimit为DPC方案和SDC方案切换的阈值。通过Ss开关信号的判断，从而实现两种控制方案的平滑切换。
CN202111500684.8A 2021-12-09 2021-12-09 一种基于dpc-sdc的dab变换器双重优化控制策略 Pending CN114362537A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111500684.8A CN114362537A (zh) 2021-12-09 2021-12-09 一种基于dpc-sdc的dab变换器双重优化控制策略

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111500684.8A CN114362537A (zh) 2021-12-09 2021-12-09 一种基于dpc-sdc的dab变换器双重优化控制策略

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114362537A true CN114362537A (zh) 2022-04-15

Family

ID=81097993

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111500684.8A Pending CN114362537A (zh) 2021-12-09 2021-12-09 一种基于dpc-sdc的dab变换器双重优化控制策略

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114362537A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115800766A (zh) * 2023-01-30 2023-03-14 广东电网有限责任公司肇庆供电局 基于双有源桥变换器的模型参考自适应控制方法及装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115800766A (zh) * 2023-01-30 2023-03-14 广东电网有限责任公司肇庆供电局 基于双有源桥变换器的模型参考自适应控制方法及装置
CN115800766B (zh) * 2023-01-30 2023-05-05 广东电网有限责任公司肇庆供电局 基于双有源桥变换器的模型参考自适应控制方法及装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10673343B1 (en) Diode clamp mixed three-level dual active full-bridge converter and control method thereof
CN108039822B (zh) 一种双有源全桥直流变换器的瞬时电流控制方法
CN107579670A (zh) 一种同步整流原边反馈反激式电源的恒压输出控制系统
CN111293891B (zh) 双有源桥变换器基于三移相调制的负载电流前馈控制方法
CN108512452B (zh) 一种直流微电网并网变换器电流的控制系统及控制方法
US9680397B2 (en) Three-phase inverting apparatus and control method and paralleled power conversion system thereof
TWI496409B (zh) 單相三線式電力控制系統及其電力控制方法
CN111817570B (zh) 一种基于多模式模型预测的dab变换器宽范围调控方法
CN110112913B (zh) 一种基于Fal函数滤波器的直流变换器模型预测控制方法
CN111478572B (zh) 单极式ac-dc变换器模态平滑切换与功率因数校正控制方法
CN109450255A (zh) 一种双向全桥dc/dc变换器电路及抑制偏磁的控制方法
US20210203237A1 (en) Hybrid five-level bidirectional dc/dc converter and voltage match modulation method thereof
CN114362537A (zh) 一种基于dpc-sdc的dab变换器双重优化控制策略
CN113765393B (zh) 一种dab变换器电流模式调制方法
CN112821776B (zh) 基于iiop拓扑的双主动全桥dc/dc变换器输出电流控制方法
CN114977872A (zh) 双向双有源桥型微逆变器及功率调制模式切换方法、系统
Zhang et al. An improved dc bias elimination strategy with extended phase shift control for dual-active-bridge dc-dc
CN113422502B (zh) 三移相控制双有源桥变换器瞬态直流偏置的抑制方法
CN112953245B (zh) 双有源桥式变换器全负载范围软开关控制方法
CN113206499B (zh) 一种双闭环模型预测与pi复合控制的dab变换器控制方法
CN110165898B (zh) 一种电力电子变压器能量流动控制方法及系统
Bu et al. Control strategies for dc-bias current elimination in dual-active-bridge DC-DC converter: An overview
CN114744886A (zh) 一种双有源全桥变换器的智能pi控制方法
CN114244130A (zh) 一种可实现dab变换器统一移相的最优移相控制法
CN112953237A (zh) 一种双向dc/dc变换器的穿越切换控制方法及系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination