【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及四開關升降壓變換器領域，具體涉及一種四開關升降壓變換器模型預測控制自適應調節方法。
技術介紹
1、四開關升降壓變換器，簡稱fsbb變換器，其具有結構對稱、輸入與輸出極性相同、雙向均可實現升/降壓、開關管電壓應力低、無源元件少、控制靈活等優點，廣泛應用于電動汽車、通信模塊電源、新能源發電和電池儲能系統等輸入與輸出電壓變化范圍較寬的場合。然而隨著應用場景越來越復雜，對電能質量和電壓也有了更高要求，變換器的控制性能也面臨最新的挑戰。在這一背景下，高性能的fsbb變換器成為目前研究熱點之一。
2、目前，mpc作為一種先進的控制策略，能夠有效地處理多變量、非線性和時變系統，因此也被廣泛應用于電力電子設備的控制中，模型預測控制策略相較于傳統的控制策略有著更好的性能優勢，但模型預測控制策略應用于fsbb變換器仍然存在很多局限性，由于預測模型是基于不同工作模式的電感電流斜率為基礎分析推導的，而電感電流斜率的計算會受到模型參數的影響，比如電感值，電感通路的總等效串聯電阻。模型參數的不準確可能會導致控制周期結束時預測的電流值產生偏差，從而影響預測的占空比，最終導致控制性能的下降。
3、鑒于此，本專利技術提出一種四開關升降壓變換器模型預測控制自適應調節方法。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供一種四開關升降壓變換器模型預測控制自適應調節方法，以解決
技術介紹
不足。
2、根據本專利技術的一個方面，提供了一種四開關升降壓變換器模型預測控制自適應調節方法，
3、步驟a1：基于當前時刻的輸入電壓、輸出電壓以及電感電流采樣值，計算當前時刻各模態的電感電流斜率，再根據已知當前時刻的占空比，預測下一時刻的電感電流；
4、步驟a2：基于一個開關周期內輸入電壓和輸出電壓不變，再由步驟a1預測的下一時刻的電感電流，計算出下一時刻對應各模態的電感電流斜率；
5、步驟a3：根據電壓調節器和輸出電流構成電感電流的給定參考值，作為下一時刻期望的電感電流目標值，根據模式選擇以及占空比預測模型計算得到下一時刻的占空比；
6、步驟a4：與步驟a1同時操作，根據設計的擾動觀測器模型，以占空比、輸入電壓、輸出電壓以及電感電流同時作為輸入，觀測到擾動值；
7、步驟a5：利用電感電流預測模型計算下下一時刻的電感電流；
8、步驟a6：基于步驟a5中預測的下下一時刻電感電流作為新的電感電流目標值；并計算下一時刻各模態的電感電流斜率，通過模式選擇、占空比預測模型，預測得到下下一時刻的占空比；
9、步驟a7：將下下一時刻的占空比作為下一時刻的占空比輸出，用于彌補下一時刻數字控制的延時；
10、步驟a8：下個時刻重復步驟a1至步驟a7，循環執行。
11、作為本專利技術的一種優選技術方案，工作模態包括工作模態a、工作模態b和工作模態c，所述開關管包括開關管s1、開關管s2、開關管s3和開關管s4；fsbb變換器的工作模態取決于fsbb變換器中各個開關管的開關狀態，其中：
12、將開關管s1和s3導通，s2和s4關斷，形成vin-s1-ｌ-rl-s3-vout通路，標記為工作模態a；
13、將開關管s2和s3導通，s1和s4關斷，形成s2-ｌ-rl-s3-vout通路，標記為工作模態b；
14、將開關管s1和s4導通，s2和s3關斷，形成vin-s1-ｌ-rl-s4通路，標記為工作模態c。
15、作為本專利技術的一種優選技術方案，基于工作模態a、工作模態b和工作模態c對應各模態交替工作于控制周期內對應不同的運行模式；
16、所述運行模式包括buck模式、e-buck模式、boost模式和e-boost模式；基于不同的運行模式對應控制開關管的占空比。
17、作為本專利技術的一種優選技術方案，buck模式采用工作模態a和工作模態b交替工作，e-buck模式采用三種工作模態交替工作的方式，buck模式切換至e-buck模式時開關管s4的占空比設置為占空比最大；
18、boost模式采用工作模態a和工作模態c交替工作，e-boost模式同樣采用三種工作模態交替工作的方式，boost模式切換至e-boost模式，此時將開關管s1的占空比設置為占空比最小，再繼續調節開關管s4的占空比。
19、作為本專利技術的一種優選技術方案，所述占空比預測模型的獲取邏輯為：
20、根據基爾霍夫電壓定律和基爾霍夫電流定律能夠建立不同工作模態的電感電流、輸入電壓和輸出電壓的微分方程，獲取不同工作模態下的電感電流斜率；
21、通過引入多段式電感電流控制的運行模式，將不同工作模式的電感電流斜率為基礎，分析推導獲取占空比預測模型。
22、作為本專利技術的一種優選技術方案，所述fsbb變換器采用了無差拍控制策略，所述控制策略基于時域對占空比進行分析，獲得控制周期內電感電流的瞬時值與參考值相等；
23、基于對fsbb變換器的連續時域模型進行離散化處理獲取離散時間狀態空間模型，基于離散時間狀態空間模型定義擾動項。
24、作為本專利技術的一種優選技術方案，所述luenberger觀測器包括擾動觀測器，用于估計由參數失配引起的實時參數擾動，包括：
25、根據fsbb變換器的連續時域模型定義擾動項，將輸出電壓、電感和電感內阻視作系統擾動進行整體觀測；
26、通過建立的擾動觀測器模型計算擾動觀測值，帶到電感電流預測模型中進行補償，可計算出擾動觀測值代替實際值來對電流預測模型實時補償，根據補償后的電感電流，計算下一時刻所有工作模態下的電感電流斜率。
27、作為本專利技術的一種優選技術方案，根據擾動觀測器計算的擾動估計值對電流預測模型進行實時校正，校正后的電流預測模型表達式為：
28、；
29、其中：表示第時刻電感電流，表示第時刻系統擾動觀測值；表示采樣時間，表示第時刻輸入電壓，表示第時刻輸出電壓，是開關管s1的占空比，是開關管s4的占空比，表示第時刻對應校正后的電感參考電流值。
30、根據本專利技術的另一個方面，提供了一種電子設備，包括：處理器和存儲器，其中，所述存儲器中存儲有可供處理器調用的計算機程序；
31、所述處理器通過調用所述存儲器中存儲的計算機程序，執行上述所述的一種四開關升降壓變換器模型預測控制自適應調節方法。
32、根據本專利技術的又一個方面，提供了一種計算機可讀存儲介質，儲存有指令，當所述指令在計算機上運行時，使得計算機執行上述所述的一種四開關升降壓變換器模型預測控制自適應調節方法。
33、在上述技術方案中，本專利技術提供的技術效果和優點：
34、本專利技術擾動觀測器建立了隨機擾動觀測，以考慮電感的電感串聯回路總等效電阻不確定性，在確保變換器在寬范圍輸入電壓多模式平滑切換的前提下，有效降低模型參數不準確對變換器動態和穩態性能的影響。...
【技術保護點】
1.一種四開關升降壓變換器模型預測控制自適應調節方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種四開關升降壓變換器模型預測控制自適應調節方法，其特征在于：工作模態包括工作模態A、工作模態B和工作模態C，開關管包括開關管S1、開關管S2、開關管S3和開關管S4；FSBB變換器的工作模態取決于FSBB變換器中各個開關管的開關狀態，其中：
3.根據權利要求2所述的一種四開關升降壓變換器模型預測控制自適應調節方法，其特征在于，基于工作模態A、工作模態B和工作模態C對應各模態交替工作于控制周期內對應不同的運行模式；
4.根據權利要求3所述的一種四開關升降壓變換器模型預測控制自適應調節方法，其特征在于，Buck模式采用工作模態A和工作模態B交替工作，E-Buck模式采用三種工作模態交替工作的方式，Buck模式切換至E-Buck模式時開關管S4的占空比設置為占空比最大；
5.根據權利要求4所述的一種四開關升降壓變換器模型預測控制自適應調節方法，其特征在于，所述占空比預測模型的獲取邏輯為：
6.根據權利要求5所述的一種四開
7.根據權利要求6所述的一種四開關升降壓變換器模型預測控制自適應調節方法，其特征在于：Luenberger觀測器包括擾動觀測器，用于估計由參數失配引起的實時參數擾動，包括：
8.根據權利要求7所述的一種四開關升降壓變換器模型預測控制自適應調節方法，其特征在于：根據擾動觀測器計算的擾動估計值對電流預測模型進行實時校正，校正后的電流預測模型表達式為：
9.一種電子設備，其特征在于：包括：處理器和存儲器，其中，所述存儲器中存儲有供處理器調用的計算機程序；
10.一種計算機可讀存儲介質，其特征在于：儲存有指令，當所述指令在計算機上運行時，使得計算機執行如權利要求1-8任意一項所述的一種四開關升降壓變換器模型預測控制自適應調節方法。
...【技術特征摘要】
1.一種四開關升降壓變換器模型預測控制自適應調節方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種四開關升降壓變換器模型預測控制自適應調節方法，其特征在于：工作模態包括工作模態a、工作模態b和工作模態c，開關管包括開關管s1、開關管s2、開關管s3和開關管s4；fsbb變換器的工作模態取決于fsbb變換器中各個開關管的開關狀態，其中：
3.根據權利要求2所述的一種四開關升降壓變換器模型預測控制自適應調節方法，其特征在于，基于工作模態a、工作模態b和工作模態c對應各模態交替工作于控制周期內對應不同的運行模式；
4.根據權利要求3所述的一種四開關升降壓變換器模型預測控制自適應調節方法，其特征在于，buck模式采用工作模態a和工作模態b交替工作，e-buck模式采用三種工作模態交替工作的方式，buck模式切換至e-buck模式時開關管s4的占空比設置為占空比最大；
5.根據權利要求4所述的一種四開關升降壓變換器模型預測控制自適應調節方法，其特征在于，所述占空比...
【專利技術屬性】
技術研發人員：龔攀，曹以龍，趙方平，
申請(專利權)人：上海豐迭能源科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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