[发明专利]一种用于非隔离充电Buck电路中电感电流预测控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电力电子系统、电动汽车技术领域，具体涉及一种用于非隔离充电Buck电路中电感电流预测控制方法。

背景技术

DC-DC变换器具有转换效率高、体积小、控制精度高等优点，被广泛应用于各个领域。而近年来，随着各国对电动汽车产业的大力发展，随之而来对周边产品的研发也逐渐受到大力的关注。尤其是如何有效的进行电动汽车电池充电，成为了人们热门的研究的问题。而且，近年来电动汽车电池不断的更新换代，新型高效的电池对充电装置的要求变得更加的严格。由于Buck电路控制简单，所占的空间体积小，而被广泛应用于充电电路中。

现如今，Buck电路控制有PI控制、重复控制、模糊控制等控制方法。但是大多数都采用PI控制技术，它的显著特点是其不依赖变换器的模型，而是只需根据控制变量的误差，通过动态调节开关管的占空比，实现对输出电压以及其它参数的控制。PI控制的优点是控制系统设计过程简单、适用性较好；缺点是输出反馈控制的设计是基于目标误差的控制而不是基于模型控制，动态响应特性较慢、控制效果较差，无法实现优化控制，无法满足开关电源日益提高的动态响应和控制精度的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于非隔离充电Buck电路中电感电流预测控制方法，解决了现有技术中存在的动态响应特性慢、控制精度差的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种用于非隔离充电Buck电路中电感电流预测控制方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、采样Buck电路中的低压电压源的电压值v_L、高压电压源的电压值v_H、(n-1)T_S时刻的电感电流值i_L(n-1)、(n-1)T_S周期内开关管的占空比D_bu(n-1)，

其中，T_S为开关管的一个开关周期；

步骤2、判断nT_S时刻电感上的电流给定i_Lref(n)是否小于0，如果不小于0，转到步骤3；如果小于0，则nT_S周期内开关管的占空比D_x(n)＝0，转到步骤9；

步骤3、通过公式(1)计算nT_S时刻的电感电流预测值

其中，

L为电感值；

步骤4、判断是否成立，如果成立，转到步骤5；如果不成立，则nT_S周期内开关管的占空比D_x(n)＝1，转到步骤9；

步骤5、将nT_S时刻电感上的电流给定值i_Lref(n)赋值给nT_S周期内电感电流的平均值即：

通过公式(1)中得到的电感电流预测值计算nT_S周期内开关管的占空比D_bu(n)：

其中，D_bt＝v_L/v_H；

步骤6、根据公式(5)计算w(n)：

判断w(n)≥0是否成立，如果不成立，则转到步骤7；如果成立，则转到步骤8；

步骤7、根据公式(1)中得到的电感电流预测值计算nT_S周期内开关管的占空比D_bu(n)：

步骤8、根据公式(7)计算经过中值处理后的占空比D_x(n)：

其中，为nT_S周期内稳态时开关管的占空比；

步骤9、产生占空比为D_x(n)的PWM波来控制开关管。

本发明的特点还在于，

得到步骤5中公式(4)的具体过程为：

nT_S周期内开关管开通过程中电感电流的增量Δi_L+为：

其中，i_Lmax(n)为nT_S周期内电感电流的最大值，

开关管开通过程中流过的电流平均值为：

在理想状态下，开关开通的时候，v_H释放能量，它所释放的能量E_on为：