一种交错并联直流变换控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种交错并联直流变换控制系统、方法、电子设备及计算机可读存储介质，属于直流变换器控制技术领域；包括电压控制模块和电流控制模块；电压控制模块用于接收交错并联升压直流变换器输出的电压信号，将电压信号转换为平均电流给定信号；电压控制模块包括三阶扩张状态观测器，三阶扩张状态观测器用于估计参数不确定和输入电压变化引入的扰动状态；电流控制模块用于接收交错并联升压直流变换器输出的电流信号和所述电压控制模块输出的电流给定信号，输出PWM波信号以控制交错并联升压直流变换器运行。提高了控制器的鲁棒性，改善了电压控制的动态性能；解决了现有技术中存在的“电压动态调节时间长、输出电压性能待提高”的问题。的问题。的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种交错并联直流变换控制系统及方法


[0001]本申请涉及直流变换器控制
，特别是涉及一种交错并联直流变换控制系统及方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提到了与本申请相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术。
[0003]交错并联型直流升压变换器(Interleaved parallel DC
‑
DC boost converter)具有体积小，结构简单，电流波动小，功率密度大等优点，在氢燃料汽车结构中作为重要的电能变换设备得到了广泛的应用，对氢燃料电池发出的低压大电流的电能进行升压和稳压操作，实现对电机驱动器的稳定供电。保证输出电压的稳定是直流变换器的首要目标，然而，在设备运行过程中受到运行时间、运行温度的影响，变换器的电感和电阻值易发生漂移，影响电压控制动态性能；另外，由于氢燃料电池的非线性电压电流特性，输出电压随电流升高而下降，使电池电压产生周期性波动，将进一步导致直流变换器的输出电压产生周期性的波动，电压输出稳定性下降。因此，需要设计具有较强鲁棒性的电压控制器，提高电压控制的稳定性和动态性能。
[0004]现有技术中，针对交错并联直流升压变换器的控制方法主要有两类，第一类是基于PI控制方法设计电压控制器，此方法设计简单且应用范围广，然而，其受设计带宽的限制，在电感和电阻值变化时，电压控制性能降低，动态性能需要进一步改善；第二类是基于状态观测器的控制器设计方法，通过设计状态观测器对参数不确定和外部干扰导致的扰动项进行估计，并对控制器进行补偿，以提高对电压的控制性能，然而，在输入电压持续变化的情况下，现有状态观测方法对周期性波动状态的估计能力不足，无法有效抑制输入电压波动的影响，导致输出电压存在波动，降低电压控制稳定性。
[0005]综上所述，针对交错并联直流升压变换器的控制方法，国内外已取得一定的进展，但仍存在一定的不足：
[0006]第一，在负载突变或电压给定变化时，电压动态调节时间较长；
[0007]第二，在输入电压持续变化的情况下，输出电压存在波动，控制鲁棒性需要加强，需要针对参数不确定和输入变压变化情况设计一种改进的电压控制器，提高电压输出性能。

技术实现思路

[0008]为了解决现有技术的不足，本申请提供了一种交错并联直流变换控制系统、方法、电子设备及计算机可读存储介质，。
[0009]第一方面，本申请提供了一种交错并联直流变换控制系统；
[0010]一种交错并联直流变换控制系统，包括电压控制模块和电流控制模块；
[0011]所述电压控制模块用于接收交错并联升压直流变换器输出的电压信号，将电压信号转换为平均电流给定信号；所述电压控制模块包括三阶扩张状态观测器，所述三阶扩张
状态观测器用于估计参数不确定和输入电压变化引入的扰动状态；
[0012]所述电流控制模块用于接收交错并联升压直流变换器输出的电流信号和所述电压控制模块输出的电流给定信号，输出PWM波信号以控制交错并联升压直流变换器运行。
[0013]第二方面，本申请提供了一种交错并联直流变换控制方法；
[0014]一种交错并联直流变换控制方法，包括：
[0015]获取交错并联升压直流变换器的电压信号与电流信号，根据电压信号和交错并联升压直流变换器的电路结构，构建交错并联升压直流变换器数学模型；
[0016]根据交错并联升压直流变换器数学模型，构建交错并联直流变换控制系统；
[0017]将交错并联升压直流变换器的电压信号与电流信号输入交错并联直流变换控制系统，获取用于控制交错并联升压直流变换器运行的PWM波信号；
[0018]将PWM信号输出至交错并联升压直流变换器以控制交错并联升压直流变换器运行。
[0019]第三方面，本申请提供了一种电子设备；
[0020]一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成上述交错并联直流变换控制方法的步骤。
[0021]第四方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质；
[0022]一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成上述交错并联直流变换控制方法的步骤。
[0023]与现有技术相比，本申请的有益效果是：
[0024]1、本申请通过设计一种三阶扩张状态观测器，增加了新的扩展状态用于估计干扰项的导数，获取系统干扰项的估计值，从而提高对干扰项中的周期性波动状态的估计能力，可以克服现有状态观测方法对周期性波动状态估计性能不足的问题；
[0025]2、本申请引入了三阶扩张状态观测器的状态估计值，对平均电流给定值进行补偿，可以更好的抑制输入电压周期性波动的影响，提高输出电压的控制稳定性，且减小了对精确直流变换器参数的依赖，提高了控制器的鲁棒性，改善了电压控制的动态性能。
附图说明
[0026]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
[0027]图1为本申请实施例提供的交错并联直流变换控制系统的系统架构示意图；
[0028]图2为本申请实施例提供的交错并联升压直流变换器的电路示意图；
[0029]图3为本申请实施例提供的输入电压波动且直流负载突变情况下采用现有方法和本申请提供的方法进行控制的效果对比仿真图；
[0030]图4为本申请实施例提供的输入电压波动且电压给定突变情况下采用现有控制方法和本申请提供的方法进行控制的的控制效果仿真对比图；
[0031]图5为本申请提供的交错并联直流变换控制方法的流程示意图。
具体实施方式
[0032]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另
有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0033]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0034]在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0035]实施例一
[0036]现有技术中针对交错并联直流升压变换器的控制方法，周期性波动状态的估计能力不足，无法有效抑制输入电压波动的影响，导致输出电压存在波动，降低了电压控制稳定性；因此，本实施例提供了一种交错并联直流变换控制系统。
[0037]结合图1
‑
2，本实施例提供的交错本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种交错并联直流变换控制系统，其特征是，包括电压控制模块和电流控制模块；所述电压控制模块用于接收交错并联升压直流变换器输出的电压信号，将电压信号转换为平均电流给定信号；所述电压控制模块包括三阶扩张状态观测器，所述三阶扩张状态观测器用于估计参数不确定和输入电压变化引入的扰动状态；所述电流控制模块用于接收交错并联升压直流变换器输出的电流信号和所述电压控制模块输出的电流给定信号，输出PWM波信号以控制交错并联升压直流变换器运行。2.如权利要求1所述的交错并联直流变换控制系统，其特征是，所述电压控制模块还包括改进控制律运算单元，所述改进控制律运算单元用于接收所述三阶扩张状态观测器输出的估计状态，输出含有电压波动补偿量的电流给定信号。3.如权利要求1所述的交错并联直流变换控制系统，其特征是，所述电压控制模块还包括电压给定单元、电压输入单元、第一比较单元、开关控制运算单元和改进控制律运算单元；所述电压输入单元用于接收交错并联升压直流变换器的输出电压，输出交错并联升压直流变换器的实际输出电压值；所述电压给定单元用于输出直流电压的参考电压值；所述第一比较单元用于接收参考电压值和实际输出电压值，输出实际输出电压值和参考电压值的差值；所述开关控制运算单元用于接收差值，输出开关控制信号；所述改进控制律运算单元用于接收三阶扩张状态观测器输出的系统干扰项的状态估计值和开关控制信号，输出含有电压波动补偿量的电流给定信号；所述三阶扩张状态观测器用于接收交错并联升压直流变换器的实际输出电压值和含有电压波动补偿量的平均电流给定信号，输出系统干扰项的状态估计值。4.如权利要求1所述的交错并联直流变换控制系统，其特征是，所述电流控制模块包括比较单元、PI控制单元、电流输入单元和PWM波发生单元；所述电流输入单元用于接收交错并联升压直流变换器的电流信号，输出实际电流值；所述比较单元用于接收电流给定信号和实际电流值，输出电流跟踪误差；所述PI控制单元用于接收电流跟踪误差，输出占空比；所述PWM波发生单元用于接收占空比，将占空比转换为PWM波信号输出以控制交错并联升压直流变换器运行。5.如权利要求1所述的交...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭磊，周广旭，宋宁冉，朱孟美，慕永云，
申请(专利权)人：山东省科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：