CN115118143A - 直流变换器控制方法、控制终端及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种直流变换器控制方法、控制终端及存储介质。直流变换器的输入端与不控整流器连接，直流变换器的输出端用于为负载供电；且直流变换器采用电压环和电流环的控制模式；上述控制方法包括：获取直流变换器的输出电流及电压环误差；若输出电流小于第一预设电流，且电压环误差小于预设误差值，则根据输出电流及电压环误差确定目标积分系数；将电流环PI控制器的积分系数设置为目标积分系数；其中，预设误差值为负值。本发明在直流变换器负载突卸时，根据输出电流及电流环误差调整电流环PI控制器的积分系数，减小电流误差的影响，防止负载突卸造成直流变换器的输出电压过高，提高了系统的安全性。

Description

直流变换器控制方法、控制终端及存储介质

技术领域

本发明涉及电源技术领域，尤其涉及一种直流变换器控制方法、控制终端及存储介质。

背景技术

在混合供电系统中，通常将光伏组件、风机、柴油发电机或市电输入整流器进行整流，进而通过直流变换器进行升压或降压后供负载使用。

现有技术中，由于整流器通常采用不控整流，功率不变(不受控)。当负载突卸时，直流变换器的输出电流骤减，因此直流变换器的输出电压被抬高，直流变换器输入过压，影响系统的安全性。

发明内容

本发明实施例提供了一种直流变换器控制方法、控制终端及存储介质，以解决现有技术中直流变换器负载突卸，直流母线电压偏高，影响系统的安全行的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种直流变换器控制方法，直流变换器的输入端与不控整流器连接，直流变换器的输出端用于为负载供电；且直流变换器采用电压环和电流环的控制模式；上述控制方法包括：

获取直流变换器的输出电流及电压环误差；

若输出电流小于第一预设电流，且电压环误差小于预设误差值，则根据输出电流及电压环误差确定目标积分系数；

将电流环PI控制器的积分系数设置为目标积分系数；

其中，预设误差值为负值。

第二方面，本发明实施例提供了一种控制终端，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式直流变换器控制方法的步骤。

第三方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式直流变换器控制方法的步骤。

本发明实施例提供一种直流变换器控制方法、控制终端及存储介质。直流变换器的输入端与不控整流器连接，直流变换器的输出端用于为负载供电；且直流变换器采用电压环和电流环的控制模式；上述控制方法包括：获取直流变换器的输出电流及电压环误差；若输出电流小于第一预设电流，且电压环误差小于预设误差值，则根据输出电流及电压环误差确定目标积分系数；将电流环PI控制器的积分系数设置为目标积分系数；其中，预设误差值为负值。当直流变换器的负载突卸时，输出电流突变。本发明实施例中，在直流变换器的负载突卸时，根据输出电流及电流环误差调整电流环PI控制器的积分系数，减小电流误差的影响，防止负载突卸造成直流变换器的输出电压过高，提高了系统的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的直流变换器的连接拓扑图；

图2是本发明实施例提供的一种直流变换器控制方法的实现流程图；

图3是本发明实施例提供的直流变换器控制装置的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的控制终端的示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。

图1示出了一种直流变换器11的连接拓扑图。直流变换器11的输入端与不控整流器12(由无控制功能的整流二极管组成，直流电压不能调节)连接，直流变换器11的输出端与负载13连接。由于不控整流器12的输出功率不受控，也即输出功率固定。因此，当负载突卸(负载突然变小)时，直流变换器11的输出电流骤减，环路会增大直流变换器11的输出电压以抬高输出电流。因此，直流变换器11的输出电压会被抬高，引起设备故障。

基于以上，参见图2，其示出了本发明实施例提供的一种直流变换器控制方法的实现流程图，详述如下：

参考图1，直流变换器11的输入端与不控整流器12连接，直流变换器11的输出端用于为负载13供电；且直流变换器11采用电压环和电流环的控制模式；上述控制方法包括：

S101：获取直流变换器11的输出电流及电压环误差；

S102：若输出电流小于第一预设电流，且电压环误差小于预设误差值，则根据输出电流及电压环误差确定目标积分系数；

S103：将电流环PI控制器的积分系数设置为目标积分系数；

其中，预设误差值为负值。

当直流变换器11的输出电流减小，同时直流变换器11的输出电压增大，则说明直流变换器11的负载突卸。由于直流变换器11采用电压环和电流环控制模式，当电压环误差小于预设误差值(预设误差值为负)，则说明直流变换器11的输出电压偏高，由此可结合直流变换器11的输出电流确定负载是否突卸。

当检测到负载突卸时，根据输出电流及电压环误差动态调整电流环PI控制器的积分系数，减小电流环误差的影响，也即减小负载13的影响，防止负载突卸造成直流变换器11的输出电压过高，提高了系统的安全性及稳定性。

在一种可能的实施方式中，S102可以包括：

S1021：根据输出电流确定补偿系数；

S1022：根据补偿系数及电压环误差，结合第一公式计算得到目标积分系数；

第一公式可以为：

K＝1+m*U_ERRO

其中，K为目标积分系数，m为补偿系数，U_ERRO为电压环误差。

本发明实施例中，由于直流变换器11采用电压环及电流环控制模式。当直流变换器11的输出端电流减小时，会抬高直流变换器11的输出电压以抬高输出电流。由于负载突卸时电压环误差为负值，输出电流越小，则说明输出电流突变量越大，电流环的积分系数应当越小以减小电流环误差的影响，从而防止直流变换器11的输出电压过高。同时，电压环误差越小，说明直流变换器11输出电压抬高的越多，电流环的积分系数应当越小。

基于此，本发明实施例根据输出电流确定补偿系数，进而结合补偿系数与电压环误差，根据第一公式确定目标积分系数，可根据实际输出电流及电压环误差动态调整电流环的积分系数，使得直流变换器11的输出电压稳定，不受负载13影响，不会因负载突卸而被抬高。

在一种可能的实施方式中，S1021可以包括：

1、若输出电流小于第一预设电流，且大于第二预设电流，则补偿系数为第一预设补偿系数；

2、若输出电流不大于第二预设电流，则补偿系数为第二预设补偿系数；

其中，第一预设补偿系数小于第二预设条件系数。

基于以上分析，输出电流越小，则说明输出电流突变量越大，电流环的积分系数应当越小以防止直流变换器11的输出电压过高。因此，本发明实施例中，若输出电流不大于第二预设电流(较小)，则补偿系数为较大的第二预设补偿系数，根据上述第一公式，K越小。若输出电流小于第一预设电流，且大于第二预设电流(较大)，则补偿系数为较小的第一预设补偿系数，根据上述第一公式，K越大。

本发明实施例还根据输出电流调整补偿系数的大小，使得直流变换器11的输出电流在全域范围内均可进行精确控制，不会因输出电流的变化影响控制效果，直流变换器11的控制更精确，直流变换器11的输出电压更稳定，在全域范围内均不会出现过压现象。

在一种可能的实施方式中，第一预设补偿系数可以为0.001，第二预设补偿系数可以为0.01。

具体的，也可根据实际应用需求对第一预设补偿系数及第二预设补偿系数进行设置，在此不做限定。

在进一步的实施方式中，第一预设电流可以为50A，第二预设电流可以为5A。

例如，对于一种直流变换器11，通常当输出电流为35A时直流变换器11的输出电压会被抬高，保留一定余量，将第一预设电流设置为50A，在输出电流降至50A时即启动控制，确保直流变换器11的输出电压不被抬高，保证了控制的有效性。

具体的，也可根据实际应用需求对第一预设电流和，第二预设电流进行设定，在此不做限定。

在一种可能的实施方式中，在S102之后，上述控制方法还可以包括：

S104：确定目标积分系数是否在预设范围内；

S105：若积分系数小于预设范围的下限值，则将目标积分系数修正为下限值；

S106：若积分系数大于预设范围的上限值，则将目标积分系数修正为上限值；

S107：若积分系数在预设范围内，则目标积分系数不变；

相应的，S103具体可以为：将电流环PI控制器的积分系数设置为修正后的目标积分系数。

在本发明实施例中，为保证电流环的正常控制，可以对目标积分系数进行限幅，防止控制过度。

在一种可能的实施方式中，上述控制方法还可以包括：

S108：若输出电流不小于第一预设电流，或电压环误差不小于预设误差值，则将电流环PI控制器的积分系数设置为1。

若输出电流不小于第一预设电流，或电压环误差不小于预设误差值，则说明负载13没有突卸，无需对电流环PI控制器的积分参数进行调整，因此，将电流环PI控制器的积分参数设置为正常控制时的参数，也即1。

在一种可能的实施方式中，在S101之前，上述控制方法还可以包括：

S109：获取预设时长内采样得到的直流变换器11的多个输出电压；

S1010：对多个输出电压滤波，得到目标输出电压；

S1011：将参考电压减去目标输出电压，作为电压环误差。

为防止采样误差，本发明实施例中可对采样电压进行滤波，防止采样误差，影响控制的准确性。

在进一步的实施方式中，看采用2kHz低通滤波。

在一种可能的实施方式中，直流变换器11可以为buck型、boost型或四开关buck-boost型。

本发明实施例中的直流变换器控制方法可适用于各种类型的可采用双环路控制的直流变换器11，例如buck型、boost型或四开关buck-boost型，且不限与上述三种类型。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

以下为本发明的装置实施例，对于其中未详尽描述的细节，可以参考上述对应的方法实施例。

图3示出了本发明实施例提供的直流变换器控制装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

如图1所示，直流变换器11的输入端与不控整流器12连接，直流变换器11的输出端用于为负载13供电；且直流变换器11采用电压环和电流环的控制模式；如图3所示，上述控制装置包括：

参数获取模块21，用于获取直流变换器11的输出电流及电压环误差；

积分系数确定模块22，用于若输出电流小于第一预设电流，且电压环误差小于预设误差值，则根据输出电流及电压环误差确定目标积分系数；

第一积分系数调整模块23，用于将电流环PI控制器的积分系数设置为目标积分系数；

其中，预设误差值为负值。

在一种可能的实施方式中，积分系数确定模块22可以包括：

第一系数确定单元221，用于根据输出电流确定补偿系数；

第二系数确定单元222，用于根据补偿系数及电压环误差，结合第一公式计算得到目标积分系数；

第一公式可以为：

K＝1+m*U_ERRO

其中，K为目标积分系数，m为补偿系数，U_ERRO为电压环误差。

在一种可能的实施方式中，第一系数确定单元221可以具体用于：

1、若输出电流小于第一预设电流，且大于第二预设电流，则补偿系数为第一预设补偿系数；

2、若输出电流不大于第二预设电流，则补偿系数为第二预设补偿系数；

其中，第一预设补偿系数小于第二预设条件系数。

在一种可能的实施方式中，第一预设补偿系数可以为0.001，第二预设补偿系数可以为0.01。

在一种可能的实施方式中，上述控制装置还可以包括：

范围判断模块24，用于确定目标积分系数是否在预设范围内；

第一修正模块25，用于若积分系数小于预设范围的下限值，则将目标积分系数修正为下限值；

第二修正模块26，用于若积分系数大于预设范围的上限值，则将目标积分系数修正为上限值；

第三修正模块27，用于若积分系数在预设范围内，则目标积分系数不变；

相应的，积分系数调整模块23可以具体用于：将电流环PI控制器的积分系数设置为修正后的目标积分系数。

在一种可能的实施方式中，上述控制装置还可以包括：

第二积分系数调整模块28，用于若输出电流不小于第一预设电流，或电压环误差不小于预设误差值，则将电流环PI控制器的积分系数设置为1。

在一种可能的实施方式中，上述控制装置还可以包括：

电压采样模块29，用于获取预设时长内采样得到的直流变换器11的多个输出电压；

滤波模块210，用于对多个输出电压滤波，得到目标输出电压；

误差确定模块211，用于将参考电压减去目标输出电压，作为电压环误差。

在一种可能的实施方式中，直流变换器11可以为buck型、boost型或四开关buck-boost型。

图4是本发明实施例提供的控制终端的示意图。如图4所示，该实施例的控制终端3包括：处理器30和存储器31。存储器31用于存储计算机程序32，处理器30用于调用并运行存储器31中存储的计算机程序32，执行上述各个直流变换器控制方法实施例中的步骤，例如图2所示的步骤S101至S103。或者，处理器30用于调用并运行存储器31中存储的计算机程序32，实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图3所示模块21至23的功能。

示例性的，计算机程序32可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器31中，并由处理器30执行，以完成本发明。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序32在控制终端3中的执行过程。例如，计算机程序32可以被分割成图3所示的模块/单元21至23。

控制终端3可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。控制终端3可包括，但不仅限于，处理器30、存储器31。本领域技术人员可以理解，图4仅仅是控制终端3的示例，并不构成对控制终端3的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如控制终端还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器30可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

存储器31可以是控制终端3的内部存储单元，例如控制终端3的硬盘或内存。存储器31也可以是控制终端3的外部存储设备，例如控制终端3上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器31还可以既包括控制终端3的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器31用于存储计算机程序以及控制终端所需的其他程序和数据。存储器31还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/控制终端和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/控制终端实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种直流变换器控制方法，其特征在于，所述直流变换器的输入端与不控整流器连接，所述直流变换器的输出端用于为负载供电；且所述直流变换器采用电压环和电流环的控制模式；所述控制方法包括：

获取所述直流变换器的输出电流及电压环误差；

若所述输出电流小于第一预设电流，且所述电压环误差小于预设误差值，则根据所述输出电流及所述电压环误差确定目标积分系数；

将所述电流环PI控制器的积分系数设置为所述目标积分系数；

其中，所述预设误差值为负值。

2.根据权利要求1所述的直流变换器控制方法，其特征在于，所述根据所述输出电流及所述电压环误差确定目标积分系数，包括：

根据所述输出电流确定补偿系数；

根据所述补偿系数及所述电压环误差，结合第一公式计算得到所述目标积分系数；

所述第一公式为：

K＝1+m*U_ERRO

其中，K为所述目标积分系数，m为所述补偿系数，U_ERRO为所述电压环误差。

3.根据权利要求2所述的直流变换器控制方法，其特征在于，所述根据所述输出电流确定补偿系数，包括：

若所述输出电流小于所述第一预设电流，且大于第二预设电流，则所述补偿系数为第一预设补偿系数；

若所述输出电流不大于所述第二预设电流，则所述补偿系数为第二预设补偿系数；

其中，所述第一预设补偿系数小于所述第二预设条件系数。

4.根据权利要求3所述的直流变换器控制方法，其特征在于，所述第一预设补偿系数为0.001，所述第二预设补偿系数为0.01。

5.根据权利要求2至4任一项所述的直流变换器控制方法，其特征在于，在所述若所述输出电流小于第一预设电流，且所述电压环误差小于预设误差值，则根据所述输出电流及所述电压环误差确定目标积分系数之后，所述控制方法还包括：

确定所述目标积分系数是否在预设范围内；

若所述积分系数小于所述预设范围的下限值，则将所述目标积分系数修正为所述下限值；

若所述积分系数大于所述预设范围的上限值，则将所述目标积分系数修正为所述上限值；

若所述积分系数在预设范围内，则所述目标积分系数不变；

相应的，所述将所述电流环PI控制器的积分系数设置为所述目标积分系数，包括：

将所述电流环PI控制器的积分系数设置为修正后的目标积分系数。

6.根据权利要求2至4任一项所述的直流变换器控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

若所述输出电流不小于所述第一预设电流，或所述电压环误差不小于所述预设误差值，则将所述电流环PI控制器的积分系数设置为1。

7.根据权利要求1所述的直流变换器控制方法，其特征在于，在所述获取所述直流变换器的输出电流及电压环误差之前，所述控制方法还包括：

获取预设时长内采样得到的所述直流变换器的多个输出电压；

对所述多个输出电压滤波，得到目标输出电压；

将参考电压减去所述目标输出电压，作为所述电压环误差。

8.根据权利要求1所述的直流变换器控制方法，其特征在于，所述直流变换器为buck型、boost型或四开关buck-boost型。

9.一种控制终端，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于调用并运行所述存储器中存储的计算机程序，执行如权利要求1至8中任一项所述的直流变换器控制方法。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上的权利要求1至8中任一项所述直流变换器控制方法的步骤。

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