CN117792106B - 移相全桥电路控制方法、装置、计算机设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种移相全桥电路控制方法、装置、计算机设备和存储介质。该方法包括：在当前开关周期，获取目标电路的输入电压、输出电压和输出电感电流；输出电感为流经目标电路的输出电感的电流；根据当前选用的控制模式，选择对应的预测模型为目标模型；将输入电压、输出电压和输出电感电流输入目标模型，得到预测重叠占空比；判断预测重叠占空比是否符合预设约束条件；若是，则在目标电路的下一开关周期，根据预测重叠占空比控制目标电路；若否，则根据预设约束条件调整所述预测重叠占空比，并在下一开关周期，根据调整后的预测重叠占空比控制目标电路。本方案实现了对移相全桥电路的快速、鲁棒的模型预测控制。

Description

移相全桥电路控制方法、装置、计算机设备和存储介质

技术领域

本申请涉及电路控制技术领域，尤其涉及一种移相全桥电路控制方法、装置、计算机设备和存储介质。

背景技术

移相全桥电路是一种通过使用零电压开关技术来实现高效率的DC-DC变换器拓扑。它使用四个开关将初级侧的输入电压交替施加到变压器的初级绕组。能量将传输到次级绕组，次级绕组的输出经过整流电路整理后，将交变的电流变为直流，并且输出至输出电容和输出负载。四个开关由两个互补信号控制，并且两个信号之间有相移。传统技术中的控制方法存在着效率不高、鲁棒性不足等问题。

发明内容

本申请的目的旨在至少能解决上述的技术缺陷之一，特别是现有技术中效率不高、鲁棒性不足的缺陷。

第一方面，本申请提供了一种移相全桥电路控制方法，包括：

在当前开关周期，获取目标电路的输入电压、输出电压和输出电感电流；输出电感为流经目标电路的输出电感的电流；

根据当前选用的控制模式，选择对应的预测模型为目标模型；

将输入电压、输出电压和输出电感电流输入目标模型，得到预测重叠占空比；

判断预测重叠占空比是否符合预设约束条件；

若是，则在目标电路的下一开关周期，根据预测重叠占空比控制目标电路；

若否，则根据预设约束条件调整预测重叠占空比，并在下一开关周期，根据调整后的预测重叠占空比控制目标电路。

第二方面，本申请提供了一种移相全桥电路控制装置，包括：

数据获取模块，用于在当前开关周期，获取目标电路的输入电压、输出电压和输出电感电流；输出电感为流经目标电路的输出电感的电流；

模型选择模块，用于根据当前选用的控制模式，选择对应的预测模型为目标模型；

预测模块，用于将输入电压、输出电压和输出电感电流输入目标模型，得到预测重叠占空比；

约束模块，用于判断预测重叠占空比是否符合预设约束条件；

执行模块，用于在预测重叠占空比符合预设约束条件时，在目标电路的下一开关周期，根据预测重叠占空比控制目标电路；在预测重叠占空比不符合预设约束条件时，则根据预设约束条件调整预测重叠占空比，并在下一开关周期，根据调整后的预测重叠占空比控制目标电路。。

第三方面，本申请提供了一种计算机设备，包括一个或多个处理器，以及存储器，存储器中存储有计算机可读指令，计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，执行上述任一实施例中的移相全桥电路控制方法的步骤。

第四方面，本申请提供了一种存储介质，存储介质中存储有计算机可读指令，计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行上述任一实施例中的移相全桥电路控制方法的步骤。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

基于本实施例中的控制方法，在当前开关周期获取目标电路的输入电压、输出电压和输出电感电流，再根据设定的控制模式，选择对应的数学模型，以预测为了实现当前控制模式对应的控制目标的重叠占空比。之后检验该预测的重叠占空比是否在约束条件允许的范围内。如果预测重叠占空比符合约束条件，则在下一个开关周期利用该预测重叠占空比控制目标电路。否则就根据预设约束条件对预测重贴占空比进行调整，使得下一开关周期的工况始终符合约束。该方法通过事先建立电路数学模型，能够提前预测电路的输出状况，并计算出使输出参数达到控制目标的重叠占空比，从而提高动态响应速度，保证稳定可靠的运行，有效抑制超调和振荡。并且，由于本方案的重叠占空比可以在每个开关周期都发生更新，可以更好的适应不断变化的工况。总体来说，本方案实现了对移相全桥电路的快速、鲁棒的模型预测控制。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，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申请的一些实施例，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它的附图。

图1为本申请一个实施例中移相全桥电路的示意图；

图2为本申请一个实施例提供的移相全桥电路的控制方法的流程示意图；

图3为本申请一个实施例中移相全桥电路工作在模式1的原理示意图；

图4为本申请一个实施例中移相全桥电路工作在模式2的原理示意图；

图5为本申请一个实施例中移相全桥电路工作在模式3的原理示意图；

图6为本申请一个实施例提供的计算机设备的内部结构图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请提供了一种移相全桥电路控制方法，移相全桥电路的示意图可参见图1，移相全桥电路一般可工作在12个工作模态下，其中Q₁和Q₃的信号互补，由控制信号G₁控制。Q₂和Q₄的信号互补，由控制信号G₂控制。控制信号G₁和G₂之间存在相位偏移，移相全桥电路可通过控制该偏移的大小来控制整个电路的输出。传统技术中的控制方法有比例积分控制、迟滞控制、滑模控制、混合模糊PI控制等。其中，比例积分控制需要进行增益调整才能达到所需的性能，这可能既耗时又复杂。它还对负载变化和干扰响应缓慢，并可能导致输出电压过冲和振荡。迟滞控制需要具有可变的开关频率，会导致电磁干扰和谐波失真。它还对参数变化和测量噪声具有高灵敏度，容易影响系统性能。滑模控制需要具通常要求开关频率较高，并且容易出现颤振现象。以上问题都会增加开关损耗和开关应力。混合模糊PI控制的设计和实现比较复杂，需要模糊逻辑和PI控制器的结合。且系统最终性能取决于PI控制器增益的调整，通常系统很难被调整至最优的性能。该方法也无法有效地处理系统的不确定性和非线性和约束。基于此，本申请提供了一种高效、高鲁棒性的移相全桥电路的控制方法，包括步骤S202至步骤S210。

S202，在当前开关周期，获取目标电路的输入电压、输出电压和输出电感电流。输出电感为流经目标电路的输出电感的电流。

可以理解，这里的开关周期指的是移相全桥电路的开关管的开关周期，由于移相全桥电路在一个周期内对角开关管将交替导通，该开关周期包含了开关管两次重叠和关断的时间间隔。而目标电路即指的是本实施中受控移相全桥电路。输入电压即为输入目标电路的直流电压，如图1中的V_in。输出电压即为目标电路输出端的电压，如图1中的V_out。输出电感电流为流经目标电路的输出电感的电流，在图1中输出电感即为L₀，输出电感电流为I_L。输入电压是供给全桥电路功率的关键参数。输出电压和输出电感电流可以反映移相全桥电路的工作状态。为了预测和控制移相全桥电路的运行，需要实时获取这些关键参数的当前值。在每个开关周期获取这些参数值，是由于开关管的导通占空比可决定目标电路的输出。在确定好下一个开关周期的导通占空比之前，需要先获取上一个开关周期结束时上述关键参数的实际参数值，作为优化确定下一个开关周期导通占空比的依据。

S204，根据当前选用的控制模式，选择对应的预测模型为目标模型。

可以理解，控制模式是设计人员根据控制目标的不同所定义的电路工作模式。而预测模型就是基于不同的控制目标，以开关管的重叠占空比作为最优化问题的求解对象的模型。因此，在控制模式不同的情况下，需要选择合适预测模型作为目标模型。这里的控制目标以物理量种类的不同来划分，可以包括输出电流、输出电感电流和输出功率。控制目标可以分为两类，分别是限制类和设定类。其中，设定类指的是需要将目标受控物理量调整为设定值。如将目标电路的输出电压稳定在设定值。而限制类则是在将设定类的目标受控物理量调整为设定值时，将限制类的目标受控物理量维持在一定限制值以内。如将目标电路的输出电压稳定在设定值，但输出电流不能超过限制值。由此可见，设定类是必须且唯一的，而限制类可以没有，也可以有一个以上。

S206，将输入电压、输出电压和输出电感电流输入目标模型，得到预测重叠占空比。

可以理解，预测重叠占空比指的是根据目标模型的输出所得到重叠占空比。重叠占空比指的是对角的两个开关管(Q₁和Q₄或Q₂和Q₃)的开通时间重合的部分在整个开关周期的占比。移相全桥电路是通过控制移相角的大小来控制输出情况的。移相角与对角的两个开关管的开通时间不重合的部分相对应。通过预测重叠占空比的大小，也就可以得到移相角的大小，从而对目标电路进行控制。由此可见，在本步骤中目标模型根据输入电压、输出电压和输出电感电流等实测参数，结合当前的工况状态和数学模型，预测计算出下一开关周期内，开关管的重叠占空比需要设置为多少，才能使输出状态满足控制目标。通过模型预测得到最优的重叠占空比可以提前对移相全桥电路的运行状态进行预优化和预控制，使其快速响应、动态性能好，可以有效抑制电压超调和震荡。

S208，判断预测重叠占空比是否符合预设约束条件。

可以理解，尽管预测模型计算出的开关管导通占空比是在当前工况状态下的最优结果，但这一占空比很可能会超出移相全桥电路的正常工作范围，因此，还可根据需要检测预测重叠占空比是否在预设的约束范围内。只有在满足这一约束条件的前提下，才可以将其应用到实际的移相全桥电路的控制中。

S210，若是，则在目标电路的下一开关周期，根据预测重叠占空比控制目标电路。

可以理解，经过前面的几个步骤，模型已经计算出下一个开关周期中开关管的最优重叠占空比，并判断该占空比处于允许的范围内，可以直接应用于实际电路的控制中。一般会将预测重叠占空比转换为移相角，将移相角输入到PWM波调制模块，并在添加死区时间后，在下一开关周期到来时，分别向各开关管的控制端输出控制波形G₁和G₂。

S212，若否，则根据预设约束条件调整所述预测重叠占空比，并在下一开关周期，根据调整后的预测重叠占空比控制目标电路。

可以理解，当预测重叠占空比不处于预设约束条件的约束范围内时，则代表直接使用当前的预测重叠占空比进行控制，将导致目标电路的某些物理量越限，或不符合实际。因此，需要对当前得到的预测重叠占空比进行修正，使得预测重叠占空比处于预设约束条件的约束范围内。预设约束条件可分为两类，一类是为预测重叠占空比设置上限，另一类则是设置下限。当预测重叠占空比超过某一上限时，则调整可以是将预测重叠占空比设置为该上限值。如果超过两个及以上的上限，则从这些上限中选择最小的作为预测重叠占空比。当预测重叠占空比超过某一下限时，则调整可以是将预测重叠占空比设置为该下限值。如果超过两个及以上的下限，则从这些下限中选择最大的作为预测重叠占空比。比如有三条约束，β<0.3，β<0.4，β>0.1。如果得到的实际β值为0.5，则会限制为0.3。如果得到的实际β值为0.05，则会被限制为0.1.

基于本实施例中的控制方法，首先，在当前开关周期获取目标电路的输入电压、输出电压和输出电感电流，再根据设定的控制模式，选择对应的数学模型，以预测为了实现当前控制模式对应的控制目标的重叠占空比。之后检验该预测的重叠占空比是否在约束条件允许的范围内。如果预测重叠占空比符合约束条件，则在下一个开关周期利用该预测重叠占空比控制目标电路。否则就根据预设约束条件对预测重贴占空比进行调整，使得下一开关周期的工况始终符合约束。该方法通过事先建立电路数学模型，能够提前预测电路的输出状况，并计算出使输出参数达到控制目标的重叠占空比，从而提高动态响应速度，保证稳定可靠的运行，有效抑制超调和振荡。并且，由于本方案的重叠占空比可以在每个开关周期都发生更新，可以更好的适应不断变化的工况。总体来说，本方案实现了对移相全桥电路的快速、鲁棒的模型预测控制。

在其中一个实施例中，预测模型包括电流控制模型、电压控制模型和功率控制模型。根据当前选用的控制模式，选择对应的预测模型为目标模型，包括：

(1)根据当前选用的控制模式，从可选受控物理量中确定目标受控物理量。可选受控物理量包括输出电感电流、输出电压和目标电路的输出功率。

可以理解，可选受控物理量是目标电路中可以作为控制目标的物理参数，包括输出电感电流、输出电压和输出功率。而目标受控物理量就是基于当前控制模式所对应的控制目标而选择出来的受控物理量。目标受控物理量的数量为一个及以上。本实施例中的控制方法既可以实现对输出电流的控制，也可以对输出电压或输出功率实施控制。在进入模型预测控制算法之前,需要首先明确在当前所选择的控制模式下,要以哪个物理量作为控制的目标。比如在稳流模式下，目标受控物理量就是输出电感电流。而在稳压模式下，目标受控物理量则是输出电压。通过这一步确定目标受控物理量，为后续选择数学预测模型、运算求解以及产生控制量提供依据。

(2)选择目标受控物理量对应的预测模型为目标模型。其中，输出电感电流与电流控制模型对应，输出电压与电压控制模型对应，输出功率与功率控制模型对应。

可以理解，在模型预测控制中，需要根据不同的控制目标，分别建立数学预测模型。这些模型的基本原理相同，都是通过预测受控物理量的变化情况，然后以预测重叠占空比为变量求解最优化问题。区别在于模型内部所针对目标受控物理量不同。所以在明确了目标受控物理量后，需要在事先建立的几种模型中选择对应的作为该次运算的目标模型。因此，电流控制模型、电压控制模型和功率控制模型分别是以输出电感电流、输出电压和输出功率为控制目标，以最优的预测重叠占空比为输出的数学模型。

关于这三个数学模型的推导，本申请将目标电路的十二种模态按照变压器初级侧的电压分为了三类。分别是+V_IN、–V_IN、0。在数学模型模式1中，如图3所示，移相全桥电路中的开关管Q₁、Q₃处于导通状态，且Q₂、Q₄截止，此时V_tp＝V_in，并且次级侧的整流器的二极管D1处于导通状态、D2处于关断状态。在数学模型模式2中，如图4所示，移相全桥电路中的开关管Q₂、Q₄处于导通状态，且Q₁、Q₃截止，此时V_tp＝-V_in，并且次级侧的整流器的二极管D2处于导通状态、D1处于关断状态。而在数学模型模式3中，如图5所示，移相全桥电路中的开关管Q₁、Q₂处于导通状态，Q₃、Q₄处于关断状态，或者Q₃、Q₄处于导通状态，Q₁、Q₂处于关断状态，该模式下由于初级侧的电源及滤波电容不能直接连接到连接初级侧和次级侧的中心抽头变压器的初级侧，此时可以认为V_tp＝0。

在上述三种模式中，输出电感L_O的两端电压表示为：

V_L＝nV_in-V_out#(1)

其中，V_L为输出电感L_O的两端电压，n为连接初级侧和次级侧的变压器的匝数比，V_in为输入电压，V_out为输出电压。

通过伏秒平衡原理，可以得到输出电压V_out和输入电压V_in的关系：

其中，β为重叠占空比，T_s为目标电路的开关周期。

根据上式，可计算出输出电压V_out：

V_out＝2nβV_IN#(4)

每个桥臂的开关管占空比固定为0.5，并且Q₁、Q₃和Q₂、Q₄具有互补的开关状态。每一个开关周期内，会经历两次T_ON和两次T_OFF。每一次移相全桥电路中对角开关管的开通重叠的时间定义为T_ON，每一次移相全桥电路中开关管的开通不重叠的时间定义为T_OFF。而V_tp的值是由数学模型模式确定的。在数学模型模式1和数学模型模式2中，T_ON时的V_sc1分别为nV_in和-nV_in而V_sc2分别为-nV_in和nV_in。在数学模型模式3中，T_OFF时V_sc1、V_sc2为0。此外，T_ON和T_OFF的值由β确定：

当移相全桥电路工作在T_ON时，输出电感L_O的电流I_L上升；当移相全桥电路工作在T_OFF时，输出电感L_O的电流I_L下降。输出电感L_O的电流I_L可由下式表示：

其中，I_C是流进输出电容C_O的电流，I_out是流进移相全桥电路负载Z_L的电流。可以得到V_out的变化率如下：

在各预测模型中，如果需要使用负载Z_L的阻抗值，可以直接使用其实际阻抗值，但为了消除负载扰动带来的影响，还可使用拟合负载阻抗。具体而言，ΔV_out还可以表示为：

式中,V_out(k)和V_out(k-1)分别是当前开关周期和上一开关周期的输出电压采样值，I_L(k)为当前开关周期的输出电感电流的采样值，因此当前开关周期的拟合负载阻抗Z_L(k)可表达如下：

通过对输出电感L_o列写KVL方程，可以得到：

根据电感的电流电压方程，可得：

因此求得每个采样时间间隔下，输出电感L_o的电流增量：

而V_r的值是由根数学模型模式确定的，当忽略二极管D1、D2的压降时，表达如下：

因此将V_r的表达式代入，可得：

其中ΔI_L,1为当移相全桥电路工作在数学模型模式1、2时的输出电感电流的变化表达式，ΔI_L,2为当移相全桥电路工作在数学模型模式3的输出电感电流的变化表达式。因此最终可得到移相全桥电路的数学模型：

I_L(k+1)＝I_L(k)+2ΔI_L,1(k)+2ΔI_L,2(k)#(18)

P_out(k+1)＝I_L(k+1)V_out(k+1)#(20)

式中V_out(k+1)、I_L(k+1)和P_out(k+1)分别是下一开关周期的输出电压采样值、输出电感电流采样值和输出功率采样值。基于式(18)至式(20)即可基于当前开关周期的输出电感电流、输入电压和输出电压预测下一开关周期的输出情况。

按照不同的需求，需要定义不同的控制目标。在本方法中，控制目标根据工况和实际需求所决定。首先我考虑控制目标，当我们的控制目标为输出电压时，代价函数可以如下表达：

式中，为目标受控物理量包括输出电压时，输出电压的受控值，其可以是设定值或限制值。/>即代表以/>为控制目标的最优化问题的代价函数。当V_out(k+1)与相等时，可以使代价函数最小，求得以输出电压为控制目标、以预测重叠占空比为变量的输出，也即电压控制模型：

其中，为电压控制模型在当前开关周期输出的预测重叠占空比。

当我们的控制目标为移相全桥电路的输出电感电流时，代价函数可以如下表达：

为目标受控物理量包括输出电感电流时，输出电感电流的受控值，其可以是设定值或限制值。将I_L(k+1)代入上式，可得：

当I_L(k+1)与相等时，可以使代价函数最小，求得以输出电感电流为控制目标、以预测重叠占空比为变量的输出，也即电流控制模型：

其中，为电流控制模型在当前开关周期输出的预测重叠占空比。

当控制目标为输出功率时，代价函数可以如下表达：

为目标受控物理量包括输出功率时，输出功率的受控值，其可以是设定值或限制值。将P_out(k+1)代入上式，并令P_out(k+1)与/>相等，可以使代价函数最小，求得以输出功率为控制目标、以预测重叠占空比为变量的输出，也即功率控制模型：

其中，为功率控制模型在当前开关周期的第一预测解，/>为功率控制模型在当前开关周期的第二预测解，/>为功率控制模型在当前开关周期的偏移分量。

得到两个解后需要舍弃一个，方法如下：

β_P(k)为功率控制模型在当前开关周期输出的预测重叠占空比。

在其中一个实施例中，将输入电压、输出电压和输出电感电流输入目标模型，得到预测重叠占空比，包括：

(1)在目标受控物理量为一个时，将该目标受控物理量的设定值与输入电压、输出电压和输出电感电流一并输入该目标受控物理量对应的目标模型，得到预测重叠占空比。

可以理解，当目标受控物理量为一个时，则代表当前的控制模式的控制目标是将某一个受控物理量维持在设定值。基于上述各预测模型可知，需要输入模型的参数即包括输入电压、输出电压、输出电感电流和设定值。此时，目标模型即会输出为使得对应的目标受控物理量达到设定值所需要的预测重叠占空比。

具体而言，只有一个目标受控物理量的模式包括稳流模式、稳压模式和稳功率模式。若控制模式为稳流模式，则目标受控物理量为输出电感电流，所使用的目标模型为电流控制模型。即在稳流模式下，需要控制目标电路的输出电感电流在下一开关周期稳定在设定值。若控制模式为稳压模式，则目标受控物理量为输出电压，所使用的目标模型为电压控制模型。即在稳压模式下，需要控制目标电路的输出电压在下一开关周期稳定在设定值。若控制模式为稳功率模式，则目标受控物理量为输出功率，所使用的目标模型为功率控制模型。即在稳功率模式下，需要控制目标电路的输出功率在下一开关周期稳定在设定值。

(2)在目标受控物理量为两个及以上时，将目标受控物理量分为设定类和限制类。设定类为一个，限制类为一个及以上。

可以理解，当需要同时控制两个或两个以上的物理量时，这些控制目标并不完全相同。其中只能有一个物理量作为主要的控制目标，成为设定类。而其他的物理量则作为限制类。即需要在将设定类的物理量稳定在设定值的前提下，需要将限制类的物理量保持在限制值的范围内。举例来说，在稳压控制的同时需要限制最大输出电感电流，那么输出电压就是设定类，输出电感电流就是限制类。输出电压要稳定在设定值，输出电感电流要小于限制值。

(3)对于设定类的目标受控物理量，将该目标受控物理量的设定值与输入电压、输出电压和输出电感电流一并输入该目标受控物理量对应的目标模型。

(4)对于任一限制类的目标受控物理量，将该目标受控物理量的限制值与输入电压、输出电压和输出电感电流一并输入该目标受控物理量对应的目标模型。

具体而言，有两个及以上的目标受控物理量的模式包括稳流限压模式、稳压限流模式、稳压限功率模式、稳功率限压模式、稳功率限流模式、稳流限功率模式、稳功率限流限压模式、稳流限功率限压模式和稳压限功率限流模式。

若控制模式为稳流限压模式，则目标受控物理量为输出电感电流和输出电压，所使用的目标模型为电流控制模型和电压控制模型。输出电感电流为设定类，输出电压为限制类，输入除了各模型都需要的参数外，电流控制模型所输入的是输出电感电流的设定值，电压控制模型输入的是输出电压的限制值。即在稳流限压模式下，需要控制目标电路的输出电感电流在下一开关周期稳定在设定值，但需要保证输出电压也在限制值的范围之内。

若控制模式为稳压限流模式，则目标受控物理量为输出电感电流和输出电压，所使用的目标模型为电流控制模型和电压控制模型。输出电压为设定类，输出电感电流为限制类，输入除了各模型都需要的参数外，电流控制模型所输入的是输出电感电流的限制值，电压控制模型输入的是输出电压的设定值。即在稳压限流模式下，需要控制目标电路的输出电压在下一开关周期稳定在设定值，但需要保证输出电感电流也在限制值的范围之内。

若控制模式为稳压限功率模式，则目标受控物理量为输出功率和输出电压，所使用的目标模型为功率控制模型和电压控制模型。输出电压为设定类，输出功率为限制类，输入除了各模型都需要的参数外，功率控制模型所输入的是输出功率的限制值，电压控制模型输入的是输出电压的设定值。即在稳压限功率模式下，需要控制目标电路的输出电压在下一开关周期稳定在设定值，但需要保证输出功率也在限制值的范围之内。

若控制模式为稳功率限压模式，则目标受控物理量为输出功率和输出电压，所使用的目标模型为功率控制模型和电压控制模型。输出电压为限制类，输出功率为设定类，输入除了各模型都需要的参数外，功率控制模型所输入的是输出功率的设定值，电压控制模型输入的是输出电压的限制值。即在稳功率限压模式下，需要控制目标电路的输出功率在下一开关周期稳定在设定值，但需要保证输出电压也在限制值的范围之内。

若控制模式为稳功率限流模式，则目标受控物理量为输出功率和输出电感电流，所使用的目标模型为功率控制模型和电流控制模型。输出电感电流为限制类，输出功率为设定类，输入除了各模型都需要的参数外，功率控制模型所输入的是输出功率的设定值，电流控制模型输入的是输出电感电流的限制值。即在稳功率限流模式下，需要控制目标电路的输出功率在下一开关周期稳定在设定值，但需要保证输出电感电流也在限制值的范围之内。

若控制模式为稳流限功率模式，则目标受控物理量为输出功率和输出电感电流，所使用的目标模型为功率控制模型和电流控制模型。输出电感电流为设定类，输出功率为限制类，输入除了各模型都需要的参数外，功率控制模型所输入的是输出功率的限制值，电流控制模型输入的是输出电感电流的设定值。即在稳流限功率模式下，需要控制目标电路的输出电感电流在下一开关周期稳定在设定值，但需要保证输出功率也在限制值的范围之内。

若控制模式为稳功率限流限压模式，则目标受控物理量为输出功率、输出电感电流和输出电压，所使用的目标模型为功率控制模型、电流控制模型和电压控制模型。输出功率为设定类，输出电感电流和输出电压为限制类，输入除了各模型都需要的参数外，功率控制模型所输入的是输出功率的设定值，电流控制模型输入的是输出电感电流的限制值，电压控制模型输入的是输出电压的限制值。即在稳功率限流限压模式下，需要控制目标电路的输出功率在下一开关周期稳定在设定值，但需要保证输出电感电流和输出电压也在限制值的范围之内。

若控制模式为稳流限功率限压模式，则目标受控物理量为输出功率、输出电感电流和输出电压，所使用的目标模型为功率控制模型、电流控制模型和电压控制模型。输出电感电流为设定类，输出功率和输出电压为限制类，输入除了各模型都需要的参数外，功率控制模型所输入的是输出功率的限制值，电流控制模型输入的是输出电感电流的设定值，电压控制模型输入的是输出电压的限制值。即在稳流限功率限压模式下，需要控制目标电路的输出电感电流在下一开关周期稳定在设定值，但需要保证输出功率和输出电压也在限制值的范围之内。

若控制模式为稳压限功率限流模式，则目标受控物理量为输出功率、输出电感电流和输出电压，所使用的目标模型为功率控制模型、电流控制模型和电压控制模型。输出电压为设定类，输出功率和输出电感电流为限制类，输入除了各模型都需要的参数外，功率控制模型所输入的是输出功率的限制值，电流控制模型输入的是输出电感电流的限制值，电压控制模型输入的是输出电压的设定值。即在稳压限功率限流模式下，需要控制目标电路的输出电压在下一开关周期稳定在设定值，但需要保证输出功率和输出电感电流也在限制值的范围之内。

(5)选择各目标模型中最小的输出结果作为预测重叠占空比。

在上述包括两个及以上的目标受控物理量的情况中，都需要用到两个及以上的预测模型作为目标模型，为了在满足所有的控制目标，通常选择各目标模型输出中的最小值作为最终的预测重叠占空比。

在其中一个实施例中，基于移相全桥电路开关管的导通特性，输出的预测重叠占空比都需要满足以下约束：

0≤β(k)<0.5#(29)

同时，考虑输出电压需要约束在输出电压的预设下限值为和预设上限值之间：

带入式(19)，可以得到满足电压约束的重叠占空比β(k)的输出范围：

考虑输出电感电流需要约束在输出电感电流的预设下限值为和预设上限值之间：

带入式(18)，可以得到满足电流约束的重叠占空比β(k)的输出范围：

因此，预设约束条件包括：

本申请提供了一种移相全桥电路控制装置，包括：数据获取模块，用于在当前开关周期，获取目标电路的输入电压、输出电压和输出电感电流。输出电感为流经目标电路的输出电感的电流。模型选择模块，用于根据当前选用的控制模式，选择对应的预测模型为目标模型。预测模块，用于将输入电压、输出电压和输出电感电流输入目标模型，得到预测重叠占空比。约束模块，用于判断预测重叠占空比是否符合预设约束条件。执行模块，用于在预测重叠占空比符合预设约束条件时，在目标电路的下一开关周期，根据预测重叠占空比控制目标电路；在预测重叠占空比不符合预设约束条件时，调整预测重叠占空比，并在下一开关周期，根据调整后的预测重叠占空比控制目标电路。

关移相全桥电路控制装置的具体限定可以参见上文中对移相全桥电路控制方法的限定，在此不再赘述。上述移相全桥电路控制装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。需要说明的是，本申请实施例中对模块的划分是示意性的，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。

本申请提供了一种计算机设备，包括一个或多个处理器，以及存储器，存储器中存储有计算机可读指令，计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，执行上述任一实施例中的移相全桥电路控制方法的步骤。

示意性地，如图6所示，图6为本申请实施例提供的一种计算机设备的内部结构示意图。参照图6，计算机设备600包括处理组件602，其进一步包括一个或多个处理器，以及由存储器601所代表的存储器资源，用于存储可由处理组件602的执行的指令，例如应用程序。存储器601中存储的应用程序可以包括一个或一个以上的，每一个对应于一组指令的模块。此外，处理组件602被配置为执行指令，以执行上述任意实施例的移相全桥电路控制方法的步骤。计算机设备600还可以包括一个电源组件603被配置为执行计算机设备600的电源管理，一个有线或无线模型接口604被配置为将计算机设备600连接到模型，和一个输入输出(I/O)接口605。

本申请提供了一种存储介质，存储介质中存储有计算机可读指令，计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行上述任一实施例中的移相全桥电路控制方法的步骤。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间可以根据需要进行组合，且相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种移相全桥电路控制方法，其特征在于，包括：

在当前开关周期，获取目标电路的输入电压、输出电压和输出电感电流；所述输出电感为流经所述目标电路的输出电感的电流；

根据当前选用的控制模式，选择对应的预测模型为目标模型；

将所述输入电压、所述输出电压和所述输出电感电流输入所述目标模型，得到预测重叠占空比；

判断所述预测重叠占空比是否符合预设约束条件；

若是，则在所述目标电路的下一开关周期，根据所述预测重叠占空比控制所述目标电路；

若否，则根据所述预设约束条件调整所述预测重叠占空比，并在所述下一开关周期，根据调整后的所述预测重叠占空比控制所述目标电路。

2.根据权利要求1所述的移相全桥电路控制方法，其特征在于，所述预测模型包括电流控制模型、电压控制模型和功率控制模型；所述根据当前选用的控制模式，选择对应的预测模型为目标模型，包括：

根据当前选用的控制模式，从可选受控物理量中确定目标受控物理量；所述可选受控物理量包括所述输出电感电流、所述输出电压和所述目标电路的输出功率；

选择所述目标受控物理量对应的所述预测模型为所述目标模型；其中，所述输出电感电流与所述电流控制模型对应，所述输出电压与所述电压控制模型对应，所述输出功率与所述功率控制模型对应。

3.根据权利要求2所述的移相全桥电路控制方法，其特征在于，所述将所述输入电压、所述输出电压和所述输出电感电流输入所述目标模型，得到预测重叠占空比，包括：

在所述目标受控物理量为一个时，将该所述目标受控物理量的设定值与所述输入电压、所述输出电压和所述输出电感电流一并输入该所述目标受控物理量对应的所述目标模型，得到所述预测重叠占空比；

在所述目标受控物理量为两个及以上时，将所述目标受控物理量分为设定类和限制类；所述设定类为一个，所述限制类为一个及以上；

对于所述设定类的所述目标受控物理量，将该所述目标受控物理量的设定值与所述输入电压、所述输出电压和所述输出电感电流一并输入该所述目标受控物理量对应的所述目标模型；

对于任一所述限制类的所述目标受控物理量，将该所述目标受控物理量的限制值与所述输入电压、所述输出电压和所述输出电感电流一并输入该所述目标受控物理量对应的所述目标模型；

选择各所述目标模型中最小的输出结果作为所述预测重叠占空比。

4.根据权利要求3所述的移相全桥电路控制方法，其特征在于，所述电流控制模型包括：

其中，k用于代表所述当前开关周期，为所述电流控制模型在所述当前开关周期输出的所述预测重叠占空比，/>是所述目标受控物理量包括所述输出电感电流时，所述输出电感电流对应的设定值或限制值，V_out(k)为所述输出电压，V_in(k)为所述输入电压，I_L(k)为所述输出电感电流，L_o为所述输出电感，T_s为所述目标电路的开关周期；

所述电压控制模型为：

其中，为所述电压控制模型在所述当前开关周期输出的所述预测重叠占空比，/>为所述目标受控物理量包括所述输出电压时，所述输出电压对应的设定值或限制值，Z_L为所述目标电路的拟合负载，C_o为所述目标电路的输出电容；

所述功率控制模型包括：

其中，为所述功率控制模型在所述当前开关周期的第一预测解，为所述功率控制模型在所述当前开关周期的第二预测解，/>为所述功率控制模型在所述当前开关周期的偏移分量，/>为所述目标受控物理量包括所述输出功率时，所述输出功率对应的设定值或限制值，β_P(k)为所述功率控制模型在所述当前开关周期输出的所述预测重叠占空比。

5.根据权利要求3所述的移相全桥电路控制方法，其特征在于，所述根据当前选用的控制模式，从可选受控物理量中确定目标受控物理量，包括：

若所述控制模式为稳流模式，则所述目标受控物理量为所述输出电感电流；

若所述控制模式为稳压模式，则所述目标受控物理量为所述输出电压；

若所述控制模式为稳功率模式，则所述目标受控物理量为所述输出功率；

若所述控制模式为稳流限压模式，则所述目标受控物理量为所述输出电感电流和所述输出电压；所述输出电感电流为所述设定类，所述输出电压为所述限制类；

若所述控制模式为稳压限流模式，则所述目标受控物理量为所述输出电感电流和所述输出电压；所述输出电压为所述设定类，所述输出电感电流为所述限制类；

若所述控制模式为稳压限功率模式，则所述目标受控物理量为所述输出电压和所述输出功率；所述输出电压为所述设定类，所述输出功率为所述限制类；

若所述控制模式为稳功率限压模式，则所述目标受控物理量为所述输出电压和所述输出功率；所述输出功率为所述设定类，所述输出电压为所述限制类；

若所述控制模式为稳功率限流模式，则所述目标受控物理量为所述输出功率和所述输出电感电流；所述输出功率为所述设定类，所述输出电感电流为所述限制类；

若所述控制模式为稳流限功率模式，则所述目标受控物理量为所述输出功率和所述输出电感电流；所述输出电感电流为所述设定类，所述输出功率为所述限制类；

若所述控制模式为稳功率限流限压模式，则所述目标受控物理量为所述输出功率、所述输出电感电流和所述输出电压；所述输出功率为所述设定类，所述输出电感电流和所述输出电压为所述限制类；

若所述控制模式为稳流限功率限压模式，则所述目标受控物理量为所述输出功率、所述输出电感电流和所述输出电压；所述输出电感电流为所述设定类，所述输出功率和所述输出电压为所述限制类；

若所述控制模式为稳压限功率限流模式，则所述目标受控物理量为所述输出功率、所述输出电感电流和所述输出电压；所述输出电压为所述设定类，所述输出功率和所述输出电感电流为所述限制类。

6.根据权利要求4所述的移相全桥电路控制方法，其特征在于，所述拟合负载的表达式为：

其中，Z_L(k)为所述当前开关周期的所述拟合负载，V_out(k-1)为前一开关周期的所述输出电压。

7.根据权利要求4所述的移相全桥电路控制方法，其特征在于，所述预设约束条件包括：

其中，β(k)为所述预测重叠占空比，为所述输出电压的预设下限值，/>为所述输出电压的预设上限值，/>为所述输出电感电流的预设下限值，/>为所述输出电感电流的预设上限值。

8.一种移相全桥电路的控制装置，其特征在于，包括：

数据获取模块，用于在当前开关周期，获取目标电路的输入电压、输出电压和输出电感电流；所述输出电感为流经所述目标电路的输出电感的电流；

模型选择模块，用于根据当前选用的控制模式，选择对应的预测模型为目标模型；

预测模块，用于将所述输入电压、所述输出电压和所述输出电感电流输入所述目标模型，得到预测重叠占空比；

约束模块，用于判断所述预测重叠占空比是否符合预设约束条件；

执行模块，用于在所述预测重叠占空比符合预设约束条件时，在所述目标电路的下一开关周期，根据所述预测重叠占空比控制所述目标电路；在所述预测重叠占空比不符合所述预设约束条件时，调整所述预测重叠占空比，并在所述下一开关周期，根据调整后的所述预测重叠占空比控制所述目标电路。

9.一种计算机设备，其特征在于，包括一个或多个处理器，以及存储器，所述存储器中存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述一个或多个处理器执行时，执行如权利要求1-7任一项所述的移相全桥电路控制方法的步骤。

10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行如权利要求1-7任一项所述的移相全桥电路控制方法的步骤。