本申請(qǐng)涉及本公開涉及電力電子控制，尤其涉及一種移相全橋變換器的控制方法及相關(guān)設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、相較于單電感雙輸出升降壓式（buck-boost）變換器，移相全橋(phase-shiftedfull-bridge?converter，psfb)變換器具有變壓器，可以作為光伏供電系統(tǒng)、光儲(chǔ)一體機(jī)、不間斷電源（uninterruptible?power?supply，ups）及車載直流變換器等設(shè)備中，低壓直流側(cè)與高壓直流側(cè)之間的電流變換裝置的執(zhí)行部件。

2、目前，工業(yè)中使用移相全橋變換器時(shí)大多采用單移相控制（single?phase?shiftcontrol,?sps），單移相控制的控制系統(tǒng)只考慮部分理想工況，并未將多數(shù)實(shí)際復(fù)雜工況考慮進(jìn)去，復(fù)雜工況使移相全橋變換器的外部環(huán)境或內(nèi)部變化，產(chǎn)生集總擾動(dòng)，導(dǎo)致移相全橋變換器出現(xiàn)性能降低的現(xiàn)象。同時(shí)，移相全橋變換器本身也存在動(dòng)態(tài)響應(yīng)不穩(wěn)定、抗擾性能較差、突變干擾振動(dòng)較大等問(wèn)題。

3、如此，基于實(shí)際復(fù)雜工況的復(fù)雜多變以及移相全橋變換器的自身問(wèn)題，導(dǎo)致移相全橋變換器產(chǎn)生集總擾動(dòng)，采用單移相控制時(shí)，控制系統(tǒng)工作效率降低，輸出電壓質(zhì)量降低及控制性能下降。

4、鑒于此，需要尋求改善移相全橋變換器的控制系統(tǒng)工作效率，輸出電壓的質(zhì)量及控制性能的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N移相全橋變換器的控制方法及相關(guān)設(shè)備，以提高移相全橋變換器的控制系統(tǒng)工作效率，輸出電壓的質(zhì)量及控制性能。

2、本申請(qǐng)第一方面提供一種移相全橋變換器的控制方法，移相全橋變換器包括原邊逆變側(cè)和副邊整流側(cè)，副邊整流側(cè)包括輸出濾波電感器，方法包括：獲取輸出濾波電感器的當(dāng)前開關(guān)周期的起始時(shí)刻的電感電流值，以及副邊整流側(cè)的副邊等效電路的上一開關(guān)周期的起始時(shí)刻的占空比；基于第一集總擾動(dòng)估計(jì)模型，根據(jù)當(dāng)前開關(guān)周期的起始時(shí)刻的電感電流值和上一開關(guān)周期的起始時(shí)刻的占空比，得到第一電感電流估計(jì)值和第一集總擾動(dòng)估計(jì)值，其中，第一集總擾動(dòng)估計(jì)模型根據(jù)線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器構(gòu)建而成；基于第二集總擾動(dòng)估計(jì)模型，根據(jù)第一電感電流估計(jì)值和第一集總擾動(dòng)估計(jì)值，得到當(dāng)前開關(guān)周期的起始時(shí)刻的集總擾動(dòng)總估計(jì)值，其中，第二集總擾動(dòng)估計(jì)模型根據(jù)擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器構(gòu)建而成；基于集總擾動(dòng)總估計(jì)值控制下一開關(guān)周期的原邊逆變側(cè)中開關(guān)管導(dǎo)通。

3、在第一方面的一些實(shí)施例中，根據(jù)當(dāng)前開關(guān)周期的起始時(shí)刻的電感電流值和上一開關(guān)周期的起始時(shí)刻的占空比，得到第一電感電流估計(jì)值和第一集總擾動(dòng)估計(jì)值，包括：基于當(dāng)前開關(guān)周期的起始時(shí)刻的電感電流值，確定第一集總擾動(dòng)估計(jì)值；基于第一集總擾動(dòng)估計(jì)值，確定第一電感電流估計(jì)值。

4、在第一方面的一些實(shí)施例中，根據(jù)第一電感電流估計(jì)值和第一集總擾動(dòng)估計(jì)值，得到當(dāng)前開關(guān)周期的起始時(shí)刻的集總擾動(dòng)總估計(jì)值，包括：?基于第一電感電流估計(jì)值，確定第二集總擾動(dòng)估計(jì)值；根據(jù)第一集總擾動(dòng)估計(jì)值和第二集總擾動(dòng)估計(jì)值，得到當(dāng)前開關(guān)周期的起始時(shí)刻的集總擾動(dòng)總估計(jì)值。

5、在第一方面的一些實(shí)施例中，基于集總擾動(dòng)總估計(jì)值控制下一開關(guān)周期的原邊逆變側(cè)中開關(guān)管導(dǎo)通，包括：基于集總擾動(dòng)總估計(jì)值，確定副邊等效電路的下一開關(guān)周期的起始時(shí)刻的所需占空比；根據(jù)副邊等效電路的下一開關(guān)周期的起始時(shí)刻的所需占空比和補(bǔ)償占空比，確定原邊逆變側(cè)的下一開關(guān)周期的起始時(shí)刻的占空比；根據(jù)原邊逆變側(cè)的下一開關(guān)周期的起始時(shí)刻的占空比，確定原邊逆變側(cè)的下一開關(guān)周期的起始時(shí)刻的移相角度；基于下一開關(guān)周期的起始時(shí)刻的移相角度控制下一開關(guān)周期的原邊逆變側(cè)中開關(guān)管導(dǎo)通。

6、在第一方面的一些實(shí)施例中，方法還包括：基于基爾霍夫電壓定律原理，定義輸出濾波電感器的等效數(shù)學(xué)模型；基于輸出濾波電感器的等效數(shù)學(xué)模型，構(gòu)建副邊整流側(cè)的一階超局部模型；基于輸出濾波電感器的代價(jià)函數(shù)和一階超局部模型，得到占空比預(yù)測(cè)模型；占空比預(yù)測(cè)模型用于輸入集總擾動(dòng)總估計(jì)值，基于集總擾動(dòng)總估計(jì)值，確定副邊等效電路的下一開關(guān)周期的起始時(shí)刻的占空比；根據(jù)副邊等效電路的下一開關(guān)周期的起始時(shí)刻的所需占空比和補(bǔ)償占空比，確定原邊逆變側(cè)的下一開關(guān)周期的起始時(shí)刻的占空比。

7、在第一方面的一些實(shí)施例中，基于下一開關(guān)周期的起始時(shí)刻的移相角度控制下一開關(guān)周期的原邊逆變側(cè)中開關(guān)管導(dǎo)通，包括：基于下一開關(guān)周期的起始時(shí)刻的移相角度控制原邊逆變側(cè)中同一電壓回路的兩個(gè)以上開關(guān)管，分別在下一開關(guān)周期的預(yù)設(shè)時(shí)刻導(dǎo)通。

8、本申請(qǐng)第二方面提供一種電流變換裝置，包括控制系統(tǒng)和移相全橋變換器，移相全橋變換器包括原邊逆變側(cè)和副邊整流側(cè)，副邊整流側(cè)包括輸出濾波電感器，控制系統(tǒng)用于，獲取輸出濾波電感器的當(dāng)前開關(guān)周期的起始時(shí)刻的電感電流值，以及副邊整流側(cè)的副邊等效電路的上一開關(guān)周期的起始時(shí)刻的占空比；基于第一集總擾動(dòng)估計(jì)模型，根據(jù)當(dāng)前開關(guān)周期的起始時(shí)刻的電感電流值和上一開關(guān)周期的起始時(shí)刻的占空比，得到第一電感電流估計(jì)值和第一集總擾動(dòng)估計(jì)值，其中，第一集總擾動(dòng)估計(jì)模型根據(jù)線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器構(gòu)建而成；基于第二集總擾動(dòng)估計(jì)模型，根據(jù)第一電感電流估計(jì)值和第一集總擾動(dòng)估計(jì)值，得到當(dāng)前開關(guān)周期的起始時(shí)刻的集總擾動(dòng)總估計(jì)值，其中，第二集總擾動(dòng)估計(jì)模型根據(jù)擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器構(gòu)建而成；基于集總擾動(dòng)總估計(jì)值控制下一開關(guān)周期的原邊逆變側(cè)中開關(guān)管導(dǎo)通。

9、本申請(qǐng)第三方面還提供一種移相全橋變換器的控制系統(tǒng)，包括：處理器以及存儲(chǔ)器；存儲(chǔ)器與處理器耦合，存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序代碼，處理器調(diào)用計(jì)算機(jī)程序代碼以使得所控制系統(tǒng)執(zhí)行如第一方面的方法。

10、本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊葡嗳珮蜃儞Q器的控制方法、電流變換裝置以及移相全橋變換器的控制系統(tǒng)，基于根據(jù)線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器（主要用于觀測(cè)線性集總擾動(dòng)）構(gòu)建得到的第一集總擾動(dòng)估計(jì)模型，根據(jù)當(dāng)前開關(guān)周期的起始時(shí)刻的電感電流值和上一開關(guān)周期的起始時(shí)刻的占空比，可以得到比當(dāng)前開關(guān)周期的起始時(shí)刻的電感電流值更準(zhǔn)確的第一電感電流估計(jì)值，以及第一集總擾動(dòng)估計(jì)值。接著，基于根據(jù)擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器（主要用于觀測(cè)非線性集總擾動(dòng)）構(gòu)建得到的第二集總擾動(dòng)估計(jì)模型，根據(jù)第一電感電流估計(jì)值和第一集總擾動(dòng)估計(jì)值，得到集總擾動(dòng)總估計(jì)值（即總的集總擾動(dòng)），非線性集總擾動(dòng)和線性集總擾動(dòng)均能觀測(cè)出，集總擾動(dòng)總估計(jì)值經(jīng)第一集總擾動(dòng)估計(jì)模型以及第二集總擾動(dòng)估計(jì)模型的修正得到，提高了對(duì)電流變換裝置的集總擾動(dòng)的跟蹤精度。

11、最后，基于集總擾動(dòng)總估計(jì)值控制原邊逆變側(cè)中開關(guān)管導(dǎo)通，減少了原邊逆變側(cè)向副邊整流側(cè)的功率供給的損失，可以提高電源與負(fù)載之間的功率傳輸效率。提高了電流變換裝置的工作效率，輸出電壓的質(zhì)量及控制性能。

技術(shù)特征：

1.一種移相全橋變換器的控制方法，其特征在于，所述移相全橋變換器包括原邊逆變側(cè)和副邊整流側(cè)，所述副邊整流側(cè)包括輸出濾波電感器，方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述當(dāng)前開關(guān)周期的起始時(shí)刻的電感電流值和所述上一開關(guān)周期的起始時(shí)刻的占空比，得到第一電感電流估計(jì)值和第一集總擾動(dòng)估計(jì)值，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述第一電感電流估計(jì)值和所述第一集總擾動(dòng)估計(jì)值，得到當(dāng)前開關(guān)周期的起始時(shí)刻的集總擾動(dòng)總估計(jì)值，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述集總擾動(dòng)總估計(jì)值控制下一開關(guān)周期的所述原邊逆變側(cè)中開關(guān)管導(dǎo)通，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述下一開關(guān)周期的起始時(shí)刻的移相角度控制下一開關(guān)周期的所述原邊逆變側(cè)中開關(guān)管導(dǎo)通，包括：

7.一種電流變換裝置，其特征在于，包括控制系統(tǒng)和移相全橋變換器，所述移相全橋變換器包括原邊逆變側(cè)和副邊整流側(cè)，所述副邊整流側(cè)包括輸出濾波電感器，所述控制系統(tǒng)用于，

8.一種移相全橋變換器的控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：處理器以及存儲(chǔ)器；

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N移相全橋變換器的控制方法及相關(guān)設(shè)備，方法包括：獲取輸出濾波電感器的當(dāng)前開關(guān)周期的起始時(shí)刻的電感電流值，以及副邊整流側(cè)的副邊等效電路的上一開關(guān)周期的起始時(shí)刻的占空比；基于第一集總擾動(dòng)估計(jì)模型，根據(jù)當(dāng)前開關(guān)周期的起始時(shí)刻的電感電流值和上一開關(guān)周期的起始時(shí)刻的占空比，得到第一電感電流估計(jì)值和第一集總擾動(dòng)估計(jì)值，第一集總擾動(dòng)估計(jì)模型根據(jù)線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器構(gòu)建而成；基于第二集總擾動(dòng)估計(jì)模型，根據(jù)第一電感電流估計(jì)值和第一集總擾動(dòng)估計(jì)值，得到當(dāng)前開關(guān)周期的起始時(shí)刻的集總擾動(dòng)總估計(jì)值，第二集總擾動(dòng)估計(jì)模型根據(jù)擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器構(gòu)建而成；基于集總擾動(dòng)總估計(jì)值控制下一開關(guān)周期的原邊逆變側(cè)中開關(guān)管導(dǎo)通。

技術(shù)研發(fā)人員：汪鳳翔,黃東曉,曾甲辰,蔡峰,譚紹林,柯棟梁
受保護(hù)的技術(shù)使用者：泉州裝備制造研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26