一种双向DC-DC变换器的控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术通过引入电源内阻的相关参数，降低了现有的双向DC‑DC未考虑电源内阻而对双向DC‑DC变换器运行稳定性的影响，同时在滑模控制方法中引入分数幂，使得该控制器具有非线性结构，使得双向DC‑DC变换器在较大范围的侧的电流作用下，输出反馈电压能够快速有效收敛到其参考电压，而且能够在有限时间内收敛，进一步改善了双向DC‑DC变换器输出电压的收敛性能。

A control method and device for bidirectional DC-DC converter

By introducing the relevant parameters of the internal resistance of the power supply, the invention reduces the influence of the existing bidirectional DC/DC converter without considering the internal resistance of the power supply on the operation stability of the bidirectional DC/DC converter, and introduces the fractional power into the sliding mode control method, so that the controller has a nonlinear structure and makes the bidirectional DC/DC converter on a larger side. Under the action of current, the output feedback voltage can converge rapidly and effectively to its reference voltage, and can converge in a limited time, further improving the convergence performance of the output voltage of bidirectional DC_DC converter.

【技术实现步骤摘要】
一种双向DC-DC变换器的控制方法及装置
本专利技术涉及虚拟同步机领域，尤其涉及一种双向DC-DC变换器的控制方法及装置。
技术介绍
双向DC-DC变换器是连接储能电池与具有虚拟同步机特性电压源型逆变器间的重要装置，可以实现能量在储能电池与接入电网间的双向流动。现有的双向DC-DC变换器的控制以线性滑模控制为主，以传统的线性滑模面为主，未考虑电源内阻对控制器的影响，无法保证双向DC-DC变换器运行时的性能及稳定性，导致了现有的双向DC-DC变换器稳定性差的技术问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种双向DC-DC变换器的控制方法及装置，用于解决现有的双向DC-DC变换器的控制以线性滑模控制为主，以传统的线性滑模面为主，未考虑电源内阻对控制器的影响，无法保证双向DC-DC变换器运行时的性能及稳定性，导致了现有的双向DC-DC变换器稳定性差的技术问题。本专利技术提供了一种双向DC-DC变换器的控制方法，包括：S1：根据获取到的双向DC-DC变换器的运行参数，确定双向DC-DC变换器当前的工作状态，其中，双向DC-DC变换器的运行参数包括：双向DC-DC变换器的输入侧电源电压、双向DC-DC变换器的输出侧电源电压、双向DC-DC变换器的输入侧电源内阻、双向DC-DC变换器的输出侧电源内阻和预置的参考电压；S2：若双向DC-DC变换器当前的工作状态为升压状态，通过第一预置公式，计算得到双向DC-DC变换器的输出反馈电压和双向DC-DC变换器的电感电流，其中，第一预置控制公式为：其中，Uo为双向DC-DC变换器的输出反馈电压，IL为双向DC-DC变换器的电感电流，Uin为双向DC-DC变换器的输入侧电源电压，Uout为双向DC-DC变换器的输出侧电源电压，Rin为双向DC-DC变换器的输入侧电源内阻，Rout为双向DC-DC变换器的输出侧电源内阻；或若双向DC-DC变换器当前的工作状态为降压状态，通过第二预置公式，计算得到双向DC-DC变换器的输出反馈电压和双向DC-DC变换器的电感电流，其中，第二预置控制公式为：其中，D为双向DC-DC变换器处于稳态时的占空比，Uin为双向DC-DC变换器的输入侧电源电压，Uout为双向DC-DC变换器的输出侧电源电压，Rin为双向DC-DC变换器的输入侧电源内阻，Rout为双向DC-DC变换器的输出侧电源内阻；S3：根据双向DC-DC变换器的输出反馈电压与预置的参考电压的差值，通过滑模控制，得到滑模控制输出量S，其中，滑模控制的控制函数为：S＝IL+α1(U0–Uref)+α2∫[U0–Uref)+(U0-Uref)λ]dt；其中，α1和α2为双向DC-DC变换器的滑模控制器的滑模系数，λ为分数幂，且0＜λ＜1；S4：将滑模控制输出量S与预置的三角波进行比较，得到变换器调节驱动信号。优选地，所述通过所述滑模控制输出量与预置的三角波进行比较，得到变换器调节驱动信号具体包括：S41：判断滑模控制输出量的方向向量，若滑模控制输出量为正，则通过滑模控制输出量与预置的三角波进行比较，得到变换器降压调节驱动信号；若滑模控制输出量为负，则通过滑模控制输出量与预置的三角波进行比较，得到变换器升压调节驱动信号。优选地，所述根据获取到的双向DC-DC变换器的运行参数，确定双向DC-DC变换器当前的工作状态具体包括：S11：获取双向DC-DC变换器的系统参数，通过状态空间平均建模方式，建立双向DC-DC变换器的状态方程和输出方程，并根据双向DC-DC变换器的状态方程和输出方程，建立双向DC-DC变换器小信号模型；S12：通过对双向DC-DC变换器小信号模型进行拉普拉斯变换，得到当前工作状态下的双向DC-DC变换器占空比至输出电压的传递函数，并根据双向DC-DC变换器占空比至输出电压的传递函数，得到双向DC-DC变换器的静态状态平均方程和静态输出方程；S13：根据双向DC-DC变换器当前工作状态下的静态状态平均方程和静态输出方程，结合获取到的双向DC-DC变换器的系统参数数值，确定双向DC-DC变换器当前的工作状态。本专利技术提供了一种双向DC-DC变换器的控制装置，包括：状态获取单元，用于根据获取到的双向DC-DC变换器的运行参数，确定双向DC-DC变换器当前的工作状态，其中，双向DC-DC变换器的运行参数包括：双向DC-DC变换器的输入侧电源电压、双向DC-DC变换器的输出侧电源电压、双向DC-DC变换器的输入侧电源内阻、双向DC-DC变换器的输出侧电源内阻和预置的参考电压；参数处理单元，用于当双向DC-DC变换器当前的工作状态为升压状态时，通过第一预置公式，计算得到双向DC-DC变换器的输出反馈电压和双向DC-DC变换器的电感电流，其中，第一预置控制公式为：其中，Uo为双向DC-DC变换器的输出反馈电压，IL为双向DC-DC变换器的电感电流，Uin为双向DC-DC变换器的输入侧电源电压，Uout为双向DC-DC变换器的输出侧电源电压，Rin为双向DC-DC变换器的输入侧电源内阻，Rout为双向DC-DC变换器的输出侧电源内阻；或当双向DC-DC变换器当前的工作状态为降压状态时，通过第二预置公式，计算得到双向DC-DC变换器的输出反馈电压和双向DC-DC变换器的电感电流，其中，第二预置控制公式为：其中，D为双向DC-DC变换器处于稳态时的占空比，Uin为双向DC-DC变换器的输入侧电源电压，Uout为双向DC-DC变换器的输出侧电源电压，Rin为双向DC-DC变换器的输入侧电源内阻，Rout为双向DC-DC变换器的输出侧电源内阻；滑模控制单元，用于根据双向DC-DC变换器的输出反馈电压与预置的参考电压的差值，通过滑模控制，得到滑模控制输出量S，其中，滑模控制的控制函数为：S＝IL+α1(U0–Uref)+α2∫[U0–Uref)+(U0-Uref)λ]dt；其中，α1和α2为双向DC-DC变换器的滑模控制器的滑模系数，λ为分数幂，且0＜λ＜1；信号生成单元，用于将滑模控制输出量S与预置的三角波进行比较，得到变换器调节驱动信号。优选地，所述信号生成单元具体用于：判断滑模控制输出量的方向向量，若滑模控制输出量为正，则通过滑模控制输出量与预置的三角波进行比较，得到变换器降压调节驱动信号；若滑模控制输出量为负，则通过滑模控制输出量与预置的三角波进行比较，得到变换器升压调节驱动信号。优选地，状态获取单元具体包括：建模分析子单元，用于根据状态空间平均建模方式，建立双向DC-DC变换器的状态方程和输出方程，并根据双向DC-DC变换器的状态方程和输出方程，建立双向DC-DC变换器小信号模型；模型转换子单元，用于通过对双向DC-DC变换器小信号模型进行拉普拉斯变换，得到当前工作状态下的双向DC-DC变换器占空比至输出电压的传递函数，并根据双向DC-DC变换器占空比至输出电压的传递函数，得到双向DC-DC变换器的静态状态平均方程和静态输出方程；状态获取子单元，用于根据双向DC-DC变换器当前工作状态下的静态状态平均方程和静态输出方程，结合获取到的双向DC-DC变换器的系统参数数值，确定双向DC-DC变换器当前的工作状态。从以上技术方案可以看出，本专利技术具有以下优点：本专利技术提供了一种双向DC-DC变换器的控制方法，包括：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双向DC‑DC变换器的控制方法，其特征在于，包括：S1：根据获取到的双向DC‑DC变换器的运行参数，确定双向DC‑DC变换器当前的工作状态，其中，双向DC‑DC变换器的运行参数包括：双向DC‑DC变换器的输入侧电源电压、双向DC‑DC变换器的输出侧电源电压、双向DC‑DC变换器的输入侧电源内阻、双向DC‑DC变换器的输出侧电源内阻和预置的参考电压；S2：若双向DC‑DC变换器当前的工作状态为升压状态，通过第一预置公式，计算得到双向DC‑DC变换器的输出反馈电压和双向DC‑DC变换器的电感电流，其中，第一预置控制公式为：

【技术特征摘要】
1.一种双向DC-DC变换器的控制方法，其特征在于，包括：S1：根据获取到的双向DC-DC变换器的运行参数，确定双向DC-DC变换器当前的工作状态，其中，双向DC-DC变换器的运行参数包括：双向DC-DC变换器的输入侧电源电压、双向DC-DC变换器的输出侧电源电压、双向DC-DC变换器的输入侧电源内阻、双向DC-DC变换器的输出侧电源内阻和预置的参考电压；S2：若双向DC-DC变换器当前的工作状态为升压状态，通过第一预置公式，计算得到双向DC-DC变换器的输出反馈电压和双向DC-DC变换器的电感电流，其中，第一预置控制公式为：其中，Uo为双向DC-DC变换器的输出反馈电压，IL为双向DC-DC变换器的电感电流，Uin为双向DC-DC变换器的输入侧电源电压，Uout为双向DC-DC变换器的输出侧电源电压，Rin为双向DC-DC变换器的输入侧电源内阻，Rout为双向DC-DC变换器的输出侧电源内阻；或若双向DC-DC变换器当前的工作状态为降压状态，通过第二预置公式，计算得到双向DC-DC变换器的输出反馈电压和双向DC-DC变换器的电感电流，其中，第二预置控制公式为：其中，D为双向DC-DC变换器处于稳态时的占空比，Uin为双向DC-DC变换器的输入侧电源电压，Uout为双向DC-DC变换器的输出侧电源电压，Rin为双向DC-DC变换器的输入侧电源内阻，Rout为双向DC-DC变换器的输出侧电源内阻；S3：根据双向DC-DC变换器的输出反馈电压与预置的参考电压的差值，通过滑模控制，得到滑模控制输出量S，其中，滑模控制的控制函数为：S＝IL+α1(U0–Uref)+α2∫[U0–Uref)+(U0-Uref)λ]dt；其中，α1和α2为双向DC-DC变换器的滑模控制器的滑模系数，λ为分数幂，且0＜λ＜1；S4：将滑模控制输出量S与预置的三角波进行比较，得到变换器调节驱动信号。2.根据权利要求1所述的一种双向DC-DC变换器的控制方法，其特征在于，所述通过所述滑模控制输出量与预置的三角波进行比较，得到变换器调节驱动信号具体包括：S41：判断滑模控制输出量的方向向量，若滑模控制输出量为正，则通过滑模控制输出量与预置的三角波进行比较，得到变换器降压调节驱动信号；若滑模控制输出量为负，则通过滑模控制输出量与预置的三角波进行比较，得到变换器升压调节驱动信号。3.根据权利要求1所述的一种双向DC-DC变换器的控制方法，其特征在于，所述根据获取到的双向DC-DC变换器的运行参数，确定双向DC-DC变换器当前的工作状态具体包括：S11：获取双向DC-DC变换器的系统参数，通过状态空间平均建模方式，建立双向DC-DC变换器的状态方程和输出方程，并根据双向DC-DC变换器的状态方程和输出方程，建立双向DC-DC变换器小信号模型；S12：通过对双向DC-DC变换器小信号模型进行拉普拉斯变换，得到当前工作状态下的双向DC-DC变换器占空比至输出电压的传递函数，并根据双向DC-DC变换器占空比至输出电压的传递函数，得到双向DC-DC变换器的静态状态平均方程和静态输出方程；S13：根据双向DC-DC变换器当前工作状态下的静态状态平均方程和静态输出方程，结合获取到的双向DC-DC变换器的系统参数数...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐酿，盛超，陈晓科，黄辉，黄明欣，陈迅，赵兵，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44