[发明专利]一种基于免疫算法的双向DC-DC变换器自抗扰控制方法

说明书

本发明公开了一种基于免疫算法的双向DC‑DC变换器自抗扰控制方法，双向DC‑DC变换器采用电压电流双闭环控制，电流内环采用基于免疫算法的自抗扰控制器，电压外环采用PI控制器；本发明的一种基于免疫算法的双向DC‑DC变换器自抗扰控制方法，有效解决由于光伏输出的波动性和负载的不确定性造成的直流母线电压不稳定问题，提高系统稳定性。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，涉及一种基于免疫算法的双向DC-DC变换器自抗扰控制方法。

背景技术

光伏发电技术作为当今最具发展前景的发电技术之一，具有资源丰富、安全可靠、清洁无污染等优点，但同时也具有波动大、功率低、受天气等外界条件影响大等缺点，因此需要在光伏发电系统中配置一定容量的储能装置。储能装置具有“削峰填谷”的作用，能够很好的解决光伏发电系统输出随机性和波动性的问题，实现光伏发电系统输出稳定和高效的目标。双向DC-DC变换器是储能装置的核心部分，能够通过控制电路调节能量流动的大小和方向，合理地分配系统中的多余能量，在保证负载需求的前提下，提高系统的稳定性。

在双向DC-DC变换器的各类控制方法中，传统双闭环控制方法最为成熟。改善了系统的瞬态特性，同时又降低了直流母线电压的波动，但其受系统参数和外界扰动的影响也较大。除此以外，还有滑膜变结构控制，预测控制，模糊控制等。虽然上述控制方法均不同程度的对系统的动、静态性能进行了优化，但却没有对系统的抗扰动能力进行研究，因此无法解决光伏储能系统中由于光伏输出波动大引起的直流母线电压不稳定的问题。

自抗扰控制技术(Active Disturbance Rejection Control,ADRC)是中科院韩京清教授提出的一种新型非线性控制技术。该方法继承了传统PID“基于误差来消除误差”的思想精髓，不但具有PID控制器结构简单，不依赖数学模型的优点，同时又突破了该技术的局限，现已应用在国家电力系统、精密机械加工、化工系统和现代武器系统等研究领域。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于免疫算法的双向DC-DC变换器自抗扰控制方法，能够有效解决由于光伏输出的波动性和负载的不确定性造成的直流母线电压不稳定问题，提高系统稳定性。

本发明所采用的技术方案是，一种基于免疫算法的双向DC-DC变换器自抗扰控制方法，双向DC-DC变换器采用电压电流双闭环控制，电流内环采用基于免疫算法的自抗扰控制器，电压外环采用PI控制器；

具体控制步骤如下：

步骤1、将直流母线电压的给定值和反馈值的误差经过PI控制器处理，输出电流内环的给定值；

步骤2、电流内环的给定值经过自抗扰控制器中的跟踪微分器安排的过渡过程，生成电流内环的给定值的跟踪信号和微分信号；

步骤3、扩张状态观测器通过对电感电流和控制信号的观测，输出电感电流的跟踪信号和微分信号，同时估计出系统的总扰动信号；

步骤4、将跟踪微分器输出的跟踪信号和微分信号与电感电流的跟踪信号和微分信号分别作差，得到两个误差信号，两个误差信号经过非线性反馈控制律进行非线性组合，生成初始控制信号；

步骤6、将扩张状态观测器估计出的总扰动信号补偿到初始控制信号中，得到最终的控制信号，最终的控制信号经过PWM发生得到PWM信号，最后经过逻辑运算选择双向Buck-Boost变换器的工作模式，得到开关管的驱动信号，用于驱动开关管工作。

本发明的特点还在于，

双向Buck-Boost变换器工作模式的选择方式为：当直流母线电压的反馈值大于给定值的时候，双向DC-DC变换器工作在Buck模式，当直流母线电压的反馈值小于给定值的时候，双向DC-DC变换器工作在Boost模式。

基于免疫算法的自抗扰控制器的设计过程如下：