CN117439372A - 一种dab变换器多目标优化调制方法 - Google Patents

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CN117439372A CN202311387032.7A CN202311387032A CN117439372A CN 117439372 A CN117439372 A CN 117439372A CN 202311387032 A CN202311387032 A CN 202311387032A CN 117439372 A CN117439372 A CN 117439372A
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唐开玏
丁津津
李国丽
张倩
王勋婷
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Abstract

本发明公开了一种DAB变换器多目标优化调制方法，本方法包括以下步骤：首先计算DAB变换器在扩展移相控制下，两种模态分别对应的传输功率平均值与电流应力的标幺值,再通过拉格朗日乘子法寻找电流应力最小的最优移相比组合,然后在电流应力优化的基础上建立状态空间平均方程，获取DAB变换器的输入电压、输出电流、输出电压和最终目标输出电压，通过模型预测优化算法得到当前的移相控制量，将所得到的优化移相比组合通过扩展移相调制器转换到驱动脉冲中。从而减小DAB变换器的导通损耗，解决动态响应问题，极大地提高变换器的效率。

Description

一种DAB变换器多目标优化调制方法
技术领域
本发明涉及DC-DC双向变换器技术，具体为一种DAB变换器多目标优化调制方法。
背景技术
高性能的双向DC-DC变换器对实现能源结构转变与清洁能源的有效利用都具有重要意义。而DAB变换器具有结构简单、易于控制、实现软开关和功率双向流动等特点，广泛应用于电动汽车、光伏发电、不间断电源和储能等技术领域。现有技术中对DAB变换器的研究多为传统的单移相控制，并且大多都是采用较为复杂的控制系统，或者只是考虑了部分特殊工况，因此工程设计起来工作量非常大，并且性能不佳。传统的双向DC-DC变换器也存在着动态响应不稳定、突变干扰振荡较大、导通损耗较大等问题，导致系统的工作效率较低，精度不高以及拓扑不易设计。
发明内容
为了同时改善双有源桥变换器电流应力、输出电压等效率目标优化，并改善变换器的动态性能，本发明目的在于提供一种DAB变换器多目标优化调制方法，以提升现有技术下DAB变换器的性能和效率。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种DAB变换器多目标优化调制方法，包括：
计算扩展移相控制下的传输功率平均值以及电流应力的标幺值；
以传输功率最大平均值为基准，标幺化电流应力为目标函数建立拉格朗日乘子法，并通过fmincon函数依次求导计算得到电流应力最小的最优移相比组合；
获取输入电压、输出电流、输出电压和最终目标输出电压，在得到的电流应力最小的最优移相比组合基础上，构造状态空间简化降级函数，通过模型预测、价值函数和滚动优化，得到输出电压最优的外移相比，改善输入电压突变和负载突变下输出电压的动态响应与调节能力。
进一步，计算扩展移相控制下的电流应力值，包括：在一个开关周期内，同时考虑电感电流的对称性，只需考虑半个周期内各个时刻的电感电流稳定值为：
式中，iL(ti)为第i时刻对应的电感电流值，n为变压器原边与副边的匝数比，V2为输出电压，f为频率，L为电感值，K为电压转换比，D1为内移相量，是开关管S1与S4之间的移相量，D2为外移相量，是开关管S1与S5之间的移相量。
进一步，计算扩展移相控制下的传输功率平均值以及电流应力的标幺值，包括：由半个周期内计算扩展移相控制时两种模式下的传输功率平均值、标幺值，由最大时刻的电感电流值Ip＝max{|iL(t)|}求得电流应力最大值、标幺值为：
ILmax *＝2[k(1-D1)+(2D2-1)]
式中，PE为传输功率平均值，为传输功率标幺值，Ip为电流应力最大值，ILmax为电流应力标幺值，n为变压器原边与副边的匝数比，V1为输入电压，V2为输出电压，f为频率，L为电感值，k为电压转换比，D1为内移相量，是开关管S1与S4之间的移相量，D2为外移相量，是开关管S1与S5之间的移相量,Ths为开关管半个周期，电压转换比/>
进一步，以传输功率最大平均值为基准，标幺化电流应力为目标函数建立拉格朗日乘子法，并通过fmincon函数依次求导计算得到电流应力最小的最优移相比组合，包括：DAB变换器电流应力最小时最优移相比利用fmincon函数求解，根据所得到的传输功率值以及电流应力标幺值，定义在扩展移相调制下的拉格朗日乘子法来构造传输功率与电流应力之间的关系，拉格朗日函数定义为：
E＝iL+λ(p-p*)
式中，E为拉格朗日函数；iL为电感电流标幺值，λ为拉格朗日乘子；p为DAB变换器的传输功率标幺值，p*为DAB变换器的给定传输功率。
进一步，通过fmincon函数对拉格朗日函数进行求导，并得到在扩展移相调制下电流应力最小值的最优移相比组合：
式中，E为拉格朗日函数，k为电压转换比，D1为内移相量，即开关管S1与S4之间的移相量，D2为外移相量，即开关管S1与S5之间的移相量,p为DAB变换器的传输功率标幺值。
进一步，在得到的电流应力最小的最优移相比组合基础上，构造状态空间简化降级函数，通过模型预测、价值函数和滚动优化，得到输出电压最优的外移相比，改善输入电压突变和负载突变下输出电压的动态响应与调节能力，包括：获取输入电压、输出电流、输出电压和最终目标输出电压，在电流应力优化前提下，构建状态空间简化降阶函数为：
式中，C2为输出侧电容值,u1为输入电压,u0为输出电压，t为当前电压对应时刻，n为变压器原边与副边的匝数比，D1为内移相量，是开关管S1与S4之间的移相量，D2为外移相量，是开关管S1与S5之间的移相量，RL为输出电阻值。
进一步，将上述简式进行前向欧拉法离散化处理：
式中，U0为输出电压，t为当前电压对应时刻，f为频率，tk为对应的第k时刻，tk+1为对应的第k+1时刻，U0(tk)为第tk时刻输出电压，U0(tk+1)为第tk+1时刻输出电压。
进一步，定义预测模型和价值函数为：
J(i)＝[Uoref-U0(tk+1)]2
式中，u0(tk+1)为第tk+1时刻输出电压,u1为输入电压,u0为输出电压，C2为输出侧电容值,RL为输出电阻值，f为频率，tk为对应的第k时刻，tk+1为对应的第k+1时刻，D1为内移相量，是开关管S1与S4之间的移相量，D2为外移相量，是开关管S1与S5之间的移相量，J(i)为价值函数，U0(tk+1)为第tk+1时刻输出电压，Uoref为输出电压给定值。
进一步，将输出电压进行滚动优化得到最终移相比关系式为：
式中，Df为外移相量，即开关管S1与S5之间的移相量，D1为内移相量，即开关管S1与S4之间的移相量，f为频率，L为电感值，C2为输出侧电容值，u0(tk)为第tk时刻输出电压，Uoref为输出电压给定值，n为变压器原边与副边的匝数比，U1(tk)为第tk时刻输入电压，i0ut(tk)为ti时刻输出电流采样值。
本发明还提出一种DAB变换器多目标优化调制装置，包括：
计算传输功率平均值以及电流应力的标幺值模块，计算扩展移相控制下的传输功率平均值以及电流应力的标幺值；
计算电流应力最小的最优移相比组合模块，以传输功率最大平均值为基准，标幺化电流应力为目标函数建立拉格朗日乘子法，并通过fmincon函数依次求导计算得到电流应力最小的最优移相比组合；
计算电压最优的外移相比模块，获取输入电压、输出电流、输出电压和最终目标输出电压，在得到的电流应力最小的最优移相比组合基础上，构造状态空间简化降级函数，通过模型预测、价值函数和滚动优化，得到输出电压最优的外移相比，改善输入电压突变和负载突变下输出电压的动态响应与调节能力。
进一步，计算扩展移相控制下的电流应力值，包括：在一个开关周期内，同时考虑电感电流的对称性，只需考虑半个周期内各个时刻的电感电流稳定值为：
式中，iL(it)为第i时刻对应的电感电流值，n为变压器原边与副边的匝数比，V2为输出电压，f为频率，L为电感值，K为电压转换比，D1为内移相量，是开关管S1与S4之间的移相量，D2为外移相量，是开关管S1与S5之间的移相量。
进一步，计算扩展移相控制下的传输功率平均值以及电流应力的标幺值，包括：由半个周期内计算扩展移相控制时两种模式下的传输功率平均值、标幺值，由最大时刻的电感电流值Ip＝max{|iL(t)|}求得电流应力最大值、标幺值为：
ILmax *＝2[k(1-D1)+(2D2-1)]
式中，PE为传输功率平均值，为传输功率标幺值，Ip为电流应力最大值，ILmax为电流应力标幺值，n为变压器原边与副边的匝数比，V1为输入电压，V2为输出电压，f为频率，L为电感值，k为电压转换比，D1为内移相量，是开关管S1与S4之间的移相量，D2为外移相量，是开关管S1与S5之间的移相量,Ths为开关管半个周期，电压转换比/>
进一步，以传输功率最大平均值为基准，标幺化电流应力为目标函数建立拉格朗日乘子法，并通过fmincon函数依次求导计算得到电流应力最小的最优移相比组合，包括：DAB变换器电流应力最小时最优移相比利用fmincon函数求解，根据所得到的传输功率值以及电流应力标幺值，定义在扩展移相调制下的拉格朗日乘子法来构造传输功率与电流应力之间的关系，拉格朗日函数定义为：
E＝iL+λ(p-p*)
式中，E为拉格朗日函数；iL为电感电流标幺值，λ为拉格朗日乘子；p为DAB变换器的传输功率标幺值，p*为DAB变换器的给定传输功率。
进一步，通过fmincon函数对拉格朗日函数进行求导，并得到在扩展移相调制下电流应力最小值的最优移相比组合：
式中，E为拉格朗日函数，k为电压转换比，D1为内移相量，即开关管S1与S4之间的移相量，D2为外移相量，即开关管S1与S5之间的移相量,p为DAB变换器的传输功率标幺值。
进一步，在得到的电流应力最小的最优移相比组合基础上，构造状态空间简化降级函数，通过模型预测、价值函数和滚动优化，得到输出电压最优的外移相比，改善输入电压突变和负载突变下输出电压的动态响应与调节能力，包括：获取输入电压、输出电流、输出电压和最终目标输出电压，在电流应力优化前提下，构建状态空间简化降阶函数为：
式中，C2为输出侧电容值,u1为输入电压,u0为输出电压，t为当前电压对应时刻，n为变压器原边与副边的匝数比，D1为内移相量，是开关管S1与S4之间的移相量，D2为外移相量，是开关管S1与S5之间的移相量，RL为输出电阻值。
进一步，将上述简式进行前向欧拉法离散化处理：
式中，U0为输出电压，t为当前电压对应时刻，f为频率，tk为对应的第k时刻，tk+1为对应的第k+1时刻，U0(tk)为第tk时刻输出电压，U0(tk+1)为第tk+1时刻输出电压。
进一步，定义预测模型和价值函数为：
J(i)＝[Uoref-U0(tk+1)]2
式中，u0(tk+1)为第tk+1时刻输出电压,u1为输入电压,u0为输出电压，C2为输出侧电容值,RL为输出电阻值，f为频率，tk为对应的第k时刻，tk+1为对应的第k+1时刻，D1为内移相量，是开关管S1与S4之间的移相量，D2为外移相量，是开关管S1与S5之间的移相量，J(i)为价值函数，U0(tk+1)为第tk+1时刻输出电压，Uoref为输出电压给定值。
进一步，将输出电压进行滚动优化得到最终移相比关系式为：
式中，Df为外移相量，即开关管S1与S5之间的移相量，D1为内移相量，即开关管S1与S4之间的移相量，f为频率，L为电感值，C2为输出侧电容值，u0(tk)为第tk时刻输出电压，Uoref为输出电压给定值，n为变压器原边与副边的匝数比，U1(tk)为第tk时刻输入电压，i0ut(tk)为ti时刻输出电流采样值。
有益效果：
1、本发明公开了一种DAB变换器多目标优化调制方法，在不同工作模式下，DAB变换器表现出不同的电力应力与传输功率之间的关系特性，为传输功率特定的情况下，通过fmincon拉格朗日乘子法寻找电流应力最小值时的最优移相比组合；为了增强其动态特性，提出模型预测控制算法来优化输出电压，以保证在输入电压突变或是输出负载突变时，动态响应能力和动态调节能力都能够有效提升。
2、相较于传统的SPS控制，本发明能够通过调制两个维度的移相比，并通过拉格朗日乘子法计算得出最优的内移相比，能够使得电流应力达到最小，有效减小DAB变换器的导通损耗。
3、本发明提出的模型预测优化算法，不仅能够提高变换器的效率，还能够有效降低变换器的动态响应能力，也可以改善变换器的动态调节能力，提高系统因输入电压突变或者是输出负载突变时的稳定性。
附图说明
图1是DAB变换器的拓扑结构的示意图；
图2是DAB变换器扩展移相控制下变换器在0≤D1≤D2≤1下的工作波形图；
图3是DAB变换器扩展移相控制下变换器在0≤D2≤D1≤1下的工作波形图；
图4是DAB变换器的优化控制框图；
图5是DAB变换器在EPS控制下的电流应力曲线图；
图6是DAB变换器在EPS控制下的电流应力优化仿真图；
图7是DAB变换器在EPS控制下的电流应力优化仿真图。
具体实施方式
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，对本发明进行进一步详细说明。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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图l所示，双有源桥(dual active bridge,DAB)变换器的拓扑结构，其中T是匝数比为n的变压器，C1和C1分别为全桥H1和全桥H2侧的电容，L为变压器漏感和辅助电感之和，VH1和VH2分别为V1侧H1和H2的等效交流输出电压。
DAB变换器的电压转换比定义为以k≥1为例进行分析。
基于DAB变换器扩展移相(extended-phase-shift,EPS)控制下变换器两种模式0≤D1≤D2≤1与0≤D2≤D1≤1下的工作波形如图2和图3所示，其中Ths为半个开关周期,D1为H1全桥,称为内移相比；D2为H1全桥和H2全桥之间的移相比,称为外移相比；
如图4所示，根据输入电压U1,、输出电压U2,高频变压器T变比n、开关频率f、辅助电感L、内移相比D1,和外移相比D2,得到变换器在扩展移相控制时两种模态下的平均传输功率PE为：
对传输功率进行标幺化处理，得到变换器在扩展移相控制时两种模态下的传输功率标幺值为：
式中，PE为传输功率平均值，为传输功率标幺值，Ip为电流应力最大值，n为变压器原边与副边的匝数比，V1为输入电压，V2为输出电压，f为频率，L为电感值，K为电压转换比，D1为内移相量，即开关管S1与S4之间的移相量，D2为外移相量，即开关管S1与S5之间的移相量,电压转换比/>
基于第一次侧H1桥V1,侧输出电流iL,在前半个开关周期与后半个开关周期对称，因此仅通过分析前半个开关周期电流来进行变换器传输功率推导，后半个周期原理与前半个周期相同。
得到各个时刻电感电流值为：
式中，iL(ti)为第i时刻对应的电感电流值，n为变压器原边与副边的匝数比，V2为输出电压，f为频率，L为电感值，K为电压转换比，D1为内移相量，即开关管S1与S4之间的移相量，D2为外移相量，即开关管S1与S5之间的移相量。
如图5所示，从而可以得到电流应力标幺值为：
ILmax *＝2[k(1-D1)+(2D2-1)]
式中，ILmax为电流应力标幺值，电压转换比
DAB变换器电流应力最小时最优移相比利用fmincon函数求解。
定义拉格朗日乘子法函数为：
E＝iL+λ(p-p*)
式中，E为拉格朗日函数；iL为电感电流标幺值；λ为拉格朗日乘子；p*为DAB变换器的给定传输功率；p为DAB变换器的传输功率标幺值。
对拉格朗日函数进行求导：
求解出在EPS调制下两种模式的电流应力最小值的最优移相比组合：
式中，E为拉格朗日函数，k为电压转换比，D1为内移相量，即开关管S1与S4之间的移相量，D2为外移相量，即开关管S1与S5之间的移相量,p为DAB变换器的传输功率标幺值。如图6所示，相较于SPS控制，上述研究获得的最优移相比组合能够使得电流应力达到最小，有效降低变换器的导通损耗，提高变换器的效率。
然而，其动态性能无法满足实际工程的需求。为了提高输出动态性能,本发明基于模型预测控制的思想﹐提出了一种基于EPS控制的多目标优化调制策略,同时优化DAB变换器的效率以及动态性能。
在电流应力优化前提下，构建状态空间简化降阶函数为：
式中，C2为输出侧电容值,u1为输入电压,u0为输出电压，t为当前电压对应时刻，n为变压器原边与副边的匝数比，D1为内移相量，即开关管S1与S4之间的移相量，D2为外移相量，即开关管S1与S5之间的移相量，RL为输出电阻值。前向欧拉法离散化处理：
式中，U0为输出电压，t为当前电压对应时刻，f为频率，tk为对应的第k时刻，tk+1为对应的第k+1时刻，U0(tk)为第tk时刻输出电压，U0(tk+1)为第tk+1时刻输出电压。
定义预测模型函数为：
式中，u0(tk+1)为第tk+1时刻输出电压,u1为输入电压,u0为输出电压，C2为输出侧电容值,RL为输出电阻值，f为频率，tk为对应的第k时刻，tk+1为对应的第k+1时刻，D1为内移相量，即开关管S1与S4之间的移相量，D2为外移相量，即开关管S1与S5之间的移相量，J(i)为价值函数，U0(tk+1)为第tk+1时刻输出电压，Uoref为输出电压给定值。
定义价值函数为：
J(i)＝[Uoref-U0(tk+1)]2
式中，Uoref为输出电压给定值。
如图7所示，将输出电压进行滚动优化得到最终移相比关系式为：
式中，式中，Df为外移相量，即开关管S1与S5之间的移相量，D1为内移相量，即开关管S1与S4之间的移相量，f为频率，L为电感值，C2为输出侧电容值，u0(tk)为第tk时刻输出电压，Uoref为输出电压给定值，n为变压器原边与副边的匝数比，U1(tk)为第tk时刻输入电压，i0ut(tk)为ti时刻输出电流采样值；i0ut(tk)为ti时刻输出电流采样值。
最后，在MATLAB的Simulink中搭建双有源全桥DC-DC变换器的仿真模型，变换器的设计指标如下：输入侧电压为150V，电阻性负载R＝18Ω替代输出侧电源，使得输出电压为100V；具体的仿真参数为开关频率f＝10kHz，变压器变比n＝1:l，辅助电感L＝94.3uH，输入侧滤波电容C1＝2200uF，输出侧滤波电容C2＝1100uF。仿真结果从图6和图7可以明显看出电流应力优化扩展移相控制下电流应力有明显的下降，导通损耗也相对减小，效率有所提升，改善了系统的动态调节能力，提高了系统因输入电压突变或者是输出负载突变时的稳定性，动态性能也有了进一步的提升。
进一步本发明提出一种DAB变换器多目标优化调制装置，其特征在于，包括：
计算传输功率平均值以及电流应力的标幺值模块，计算扩展移相控制下的传输功率平均值以及电流应力的标幺值；
计算电流应力最小的最优移相比组合模块，以传输功率最大平均值为基准，标幺化电流应力为目标函数建立拉格朗日乘子法，并通过fmincon函数依次求导计算得到电流应力最小的最优移相比组合；
计算电压最优的外移相比模块，获取输入电压、输出电流、输出电压和最终目标输出电压，在得到的电流应力最小的最优移相比组合基础上，构造状态空间简化降级函数，通过模型预测、价值函数和滚动优化，得到输出电压最优的外移相比，改善输入电压突变和负载突变下输出电压的动态响应与调节能力。
进一步，计算扩展移相控制下的电流应力值，包括：在一个开关周期内，同时考虑电感电流的对称性，只需考虑半个周期内各个时刻的电感电流稳定值为：
式中，iL(ti)为第i时刻对应的电感电流值，n为变压器原边与副边的匝数比，V2为输出电压，f为频率，L为电感值，K为电压转换比，D1为内移相量，是开关管S1与S4之间的移相量，D2为外移相量，是开关管S1与S5之间的移相量。
进一步，计算扩展移相控制下的传输功率平均值以及电流应力的标幺值，包括：由半个周期内计算扩展移相控制时两种模式下的传输功率平均值、标幺值，由最大时刻的电感电流值Ip＝max{|iL(t)|}求得电流应力最大值、标幺值为：
ILmax *＝2[k(1-D1)+(2D2-1)]
式中，PE为传输功率平均值，为传输功率标幺值，Ip为电流应力最大值，ILmax为电流应力标幺值，n为变压器原边与副边的匝数比，V1为输入电压，V2为输出电压，f为频率，L为电感值，k为电压转换比，D1为内移相量，是开关管S1与S4之间的移相量，D2为外移相量，是开关管S1与S5之间的移相量,Ths为开关管半个周期，电压转换比/>
进一步，以传输功率最大平均值为基准，标幺化电流应力为目标函数建立拉格朗日乘子法，并通过fmincon函数依次求导计算得到电流应力最小的最优移相比组合，包括：DAB变换器电流应力最小时最优移相比利用fmincon函数求解，根据所得到的传输功率值以及电流应力标幺值，定义在扩展移相调制下的拉格朗日乘子法来构造传输功率与电流应力之间的关系，拉格朗日函数定义为：
E＝iL+λ(p-p*)
式中，E为拉格朗日函数；iL为电感电流标幺值，λ为拉格朗日乘子；p为DAB变换器的传输功率标幺值，p*为DAB变换器的给定传输功率。
进一步，通过fmincon函数对拉格朗日函数进行求导，并得到在扩展移相调制下电流应力最小值的最优移相比组合：
/>
式中，E为拉格朗日函数，k为电压转换比，D1为内移相量，即开关管S1与S4之间的移相量，D2为外移相量，即开关管S1与S5之间的移相量,p为DAB变换器的传输功率标幺值。
进一步，在得到的电流应力最小的最优移相比组合基础上，构造状态空间简化降级函数，通过模型预测、价值函数和滚动优化，得到输出电压最优的外移相比，改善输入电压突变和负载突变下输出电压的动态响应与调节能力，包括：获取输入电压、输出电流、输出电压和最终目标输出电压，在电流应力优化前提下，构建状态空间简化降阶函数为：
式中，C2为输出侧电容值,u1为输入电压,u0为输出电压，t为当前电压对应时刻，n为变压器原边与副边的匝数比，D1为内移相量，是开关管S1与S4之间的移相量，D2为外移相量，是开关管S1与S5之间的移相量，RL为输出电阻值。
进一步，将上述简式进行前向欧拉法离散化处理：
式中，U0为输出电压，t为当前电压对应时刻，f为频率，tk为对应的第k时刻，tk+1为对应的第k+1时刻，U0(tk)为第tk时刻输出电压，U0(tk+1)为第tk+1时刻输出电压。
17、如权利要求16所述的装置，其特征在于，定义预测模型和价值函数为：
J(i)＝[Uoref-U0(tk+1)]2
式中，u0(tk+1)为第tk+1时刻输出电压,u1为输入电压,u0为输出电压，C2为输出侧电容值,RL为输出电阻值，f为频率，tk为对应的第k时刻，tk+1为对应的第k+1时刻，D1为内移相量，是开关管S1与S4之间的移相量，D2为外移相量，是开关管S1与S5之间的移相量，J(i)为价值函数，U0(tk+1)为第tk+1时刻输出电压，Uoref为输出电压给定值。
进一步，将输出电压进行滚动优化得到最终移相比关系式为：
式中，Df为外移相量，即开关管S1与S5之间的移相量，D1为内移相量，即开关管S1与S4之间的移相量，f为频率，L为电感值，C2为输出侧电容值，u0(tk)为第tk时刻输出电压，Uoref为输出电压给定值，n为变压器原边与副边的匝数比，U1(tk)为第tk时刻输入电压，i0ut(tk)为ti时刻输出电流采样值。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种DAB变换器多目标优化调制方法，其特征在于，包括：
计算扩展移相控制下的传输功率平均值以及电流应力的标幺值；
以传输功率最大平均值为基准，标幺化电流应力为目标函数建立拉格朗日乘子法，并通过fmincon函数依次求导计算得到电流应力最小的最优移相比组合；
获取输入电压、输出电流、输出电压和最终目标输出电压，在得到的电流应力最小的最优移相比组合基础上，构造状态空间简化降级函数，通过模型预测、价值函数和滚动优化，得到输出电压最优的外移相比，改善输入电压突变和负载突变下输出电压的动态响应与调节能力。
2.如权利要求1所述的DAB变换器多目标优化调制方法，其特征在于，计算扩展移相控制下的电流应力值，包括：在一个开关周期内，同时考虑电感电流的对称性，只需考虑半个周期内各个时刻的电感电流稳定值为：
式中，iL(ti)为第i时刻对应的电感电流值，n为变压器原边与副边的匝数比，V2为输出电压，f为频率，L为电感值，K为电压转换比，D1为内移相量，是开关管S1与S4之间的移相量，D2为外移相量，是开关管S1与S5之间的移相量。
3.如权利要求1所述的DAB变换器多目标优化调制方法，其特征在于，计算扩展移相控制下的传输功率平均值以及电流应力的标幺值，包括：由半个周期内 计算扩展移相控制时两种模式下的传输功率平均值、标幺值，由最大时刻的电感电流值Ip＝max{|iL(t)|}求得电流应力最大值、标幺值为：
ILmax *＝2[k(1-D1)+(2D2-1)]
式中，PE为传输功率平均值，为传输功率标幺值，Ip为电流应力最大值，ILmax为电流应力标幺值，n为变压器原边与副边的匝数比，V1为输入电压，V2为输出电压，f为频率，L为电感值，k为电压转换比，D1为内移相量，是开关管S1与S4之间的移相量，D2为外移相量，是开关管S1与S5之间的移相量,Ths为开关管半个周期，电压转换比/>
4.如权利要求1所述的DAB变换器多目标优化调制方法，其特征在于，以传输功率最大平均值为基准，标幺化电流应力为目标函数建立拉格朗日乘子法，并通过fmincon函数依次求导计算得到电流应力最小的最优移相比组合，包括：DAB变换器电流应力最小时最优移相比利用fmincon函数求解，根据所得到的传输功率值以及电流应力标幺值，定义在扩展移相调制下的拉格朗日乘子法来构造传输功率与电流应力之间的关系，拉格朗日函数定义为：
E＝iL+λ(p-p*)
式中，E为拉格朗日函数；iL为电感电流标幺值，λ为拉格朗日乘子；p为DAB变换器的传输功率标幺值，p*为DAB变换器的给定传输功率。
5.如权利要求4所述的DAB变换器多目标优化调制方法，其特征在于，通过fmincon函数对拉格朗日函数进行求导，并得到在扩展移相调制下电流应力最小值的最优移相比组合：
式中，E为拉格朗日函数，k为电压转换比，D1为内移相量，即开关管S1与S4之间的移相量，D2为外移相量，即开关管S1与S5之间的移相量,p为DAB变换器的传输功率标幺值。
6.如权利要求1所述的DAB变换器多目标优化调制方法，其特征在于，在得到的电流应力最小的最优移相比组合基础上，构造状态空间简化降级函数，通过模型预测、价值函数和滚动优化，得到输出电压最优的外移相比，改善输入电压突变和负载突变下输出电压的动态响应与调节能力，包括：获取输入电压、输出电流、输出电压和最终目标输出电压，在电流应力优化前提下，构建状态空间简化降阶函数为：
式中，C2为输出侧电容值,u1为输入电压,u0为输出电压，t为当前电压对应时刻，n为变压器原边与副边的匝数比，D1为内移相量，是开关管S1与S4之间的移相量，D2为外移相量，是开关管S1与S5之间的移相量，RL为输出电阻值。
7.如权利要求6所述的DAB变换器多目标优化调制方法，其特征在于，将上述简式进行前向欧拉法离散化处理：
式中，U0为输出电压，t为当前电压对应时刻，f为频率，tk为对应的第k时刻，tk+1为对应的第k+1时刻，U0(tk)为第tk时刻输出电压，U0(tk+1)为第tk+1时刻输出电压。
8.如权利要求7所述的DAB变换器多目标优化调制方法，其特征在于，定义预测模型和价值函数为：
J(i)＝[Uoref-U0(tk+1)]2
式中，u0(tk+1)为第tk+1时刻输出电压,u1为输入电压,u0为输出电压，C2为输出侧电容值,RL为输出电阻值，f为频率，tk为对应的第k时刻，tk+1为对应的第k+1时刻，D1为内移相量，是开关管S1与S4之间的移相量，D2为外移相量，是开关管S1与S5之间的移相量，J(i)为价值函数，U0(tk+1)为第tk+1时刻输出电压，Uoref为输出电压给定值。
9.如权利要求8所述的DAB变换器多目标优化调制方法，其特征在于，将输出电压进行滚动优化得到最终移相比关系式为：
式中，Df为外移相量，即开关管S1与S5之间的移相量，D1为内移相量，即开关管S1与S4之间的移相量，f为频率，L为电感值，C2为输出侧电容值，u0(tk)为第tk时刻输出电压，Uoref为输出电压给定值，n为变压器原边与副边的匝数比，U1(tk)为第tk时刻输入电压，iOut(tk)为ti时刻输出电流采样值。
10.一种DAB变换器多目标优化调制装置，其特征在于，包括：
计算传输功率平均值以及电流应力的标幺值模块，计算扩展移相控制下的传输功率平均值以及电流应力的标幺值；
计算电流应力最小的最优移相比组合模块，以传输功率最大平均值为基准，标幺化电流应力为目标函数建立拉格朗日乘子法，并通过fmincon函数依次求导计算得到电流应力最小的最优移相比组合；
计算电压最优的外移相比模块，获取输入电压、输出电流、输出电压和最终目标输出电压，在得到的电流应力最小的最优移相比组合基础上，构造状态空间简化降级函数，通过模型预测、价值函数和滚动优化，得到输出电压最优的外移相比，改善输入电压突变和负载突变下输出电压的动态响应与调节能力。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，计算扩展移相控制下的电流应力值，包括：在一个开关周期内，同时考虑电感电流的对称性，只需考虑半个周期内各个时刻的电感电流稳定值为：
式中，iL(ti)为第i时刻对应的电感电流值，n为变压器原边与副边的匝数比，V2为输出电压，f为频率，L为电感值，K为电压转换比，D1为内移相量，是开关管S1与S4之间的移相量，D2为外移相量，是开关管S1与S5之间的移相量。
12.如权利要求10所述的装置，其特征在于，计算扩展移相控制下的传输功率平均值以及电流应力的标幺值，包括：由半个周期内计算扩展移相控制时两种模式下的传输功率平均值、标幺值，由最大时刻的电感电流值Ip＝max{|iL(t)|}求得电流应力最大值、标幺值为：
ILmax *＝2[k(1-D1)+(2D2-1)]
式中，PE为传输功率平均值，为传输功率标幺值，Ip为电流应力最大值，ILmax为电流应力标幺值，n为变压器原边与副边的匝数比，V1为输入电压，V2为输出电压，f为频率，L为电感值，k为电压转换比，D1为内移相量，是开关管S1与S4之间的移相量，D2为外移相量，是开关管S1与S5之间的移相量,Ths为开关管半个周期，电压转换比/>
13.如权利要求1所述的装置，其特征在于，以传输功率最大平均值为基准，标幺化电流应力为目标函数建立拉格朗日乘子法，并通过fmincon函数依次求导计算得到电流应力最小的最优移相比组合，包括：DAB变换器电流应力最小时最优移相比利用fmincon函数求解，根据所得到的传输功率值以及电流应力标幺值，定义在扩展移相调制下的拉格朗日乘子法来构造传输功率与电流应力之间的关系，拉格朗日函数定义为：
E＝iL+λ(p-p*)
式中，E为拉格朗日函数；iL为电感电流标幺值，λ为拉格朗日乘子；p为DAB变换器的传输功率标幺值，p*为DAB变换器的给定传输功率。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，通过fmincon函数对拉格朗日函数进行求导，并得到在扩展移相调制下电流应力最小值的最优移相比组合：
式中，E为拉格朗日函数，k为电压转换比，D1为内移相量，即开关管S1与S4之间的移相量，D2为外移相量，即开关管S1与S5之间的移相量,p为DAB变换器的传输功率标幺值。
15.如权利要求10所述的装置，其特征在于，在得到的电流应力最小的最优移相比组合基础上，构造状态空间简化降级函数，通过模型预测、价值函数和滚动优化，得到输出电压最优的外移相比，改善输入电压突变和负载突变下输出电压的动态响应与调节能力，包括：获取输入电压、输出电流、输出电压和最终目标输出电压，在电流应力优化前提下，构建状态空间简化降阶函数为：
式中，C2为输出侧电容值,u1为输入电压,u0为输出电压，t为当前电压对应时刻，n为变压器原边与副边的匝数比，D1为内移相量，是开关管S1与S4之间的移相量，D2为外移相量，是开关管S1与S5之间的移相量，RL为输出电阻值。
16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，将上述简式进行前向欧拉法离散化处理：
式中，U0为输出电压，t为当前电压对应时刻，f为频率，tk为对应的第k时刻，tk+1为对应的第k+1时刻，U0(tk)为第tk时刻输出电压，U0(tk+1)为第tk+1时刻输出电压。
17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，定义预测模型和价值函数为：
J(i)＝[Uoref-U0(tk+1)]2
式中，u0(tk+1)为第tk+1时刻输出电压,u1为输入电压,u0为输出电压，C2为输出侧电容值,RL为输出电阻值，f为频率，tk为对应的第k时刻，tk+1为对应的第k+1时刻，D1为内移相量，是开关管S1与S4之间的移相量，D2为外移相量，是开关管S1与S5之间的移相量，J(i)为价值函数，U0(tk+1)为第tk+1时刻输出电压，Uoref为输出电压给定值。
18.如权利要求17所述的装置，其特征在于，将输出电压进行滚动优化得到最终移相比关系式为：
式中，Df为外移相量，即开关管S1与S5之间的移相量，D1为内移相量，即开关管S1与S4之间的移相量，f为频率，L为电感值，C2为输出侧电容值，u0(tk)为第tk时刻输出电压，Uoref为输出电压给定值，n为变压器原边与副边的匝数比，U1(tk)为第tk时刻输入电压，iOut(tk)为ti时刻输出电流采样值。
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