高电压技术2024,Vol.50Issue(9) :4184-4194.DOI:10.13336/j.1003-6520.hve.20240063

基于自适应线性扩张状态观测器的双有源桥变换器无模型预测电压控制

Model-free Predictive Voltage Control of Dual Active Bridge Converter Based on Adaptive Linear Extended State Observer

于新红 操建生 许立斌 胡存刚 汪凤翔
高电压技术2024,Vol.50Issue(9) :4184-4194.DOI:10.13336/j.1003-6520.hve.20240063

基于自适应线性扩张状态观测器的双有源桥变换器无模型预测电压控制

Model-free Predictive Voltage Control of Dual Active Bridge Converter Based on Adaptive Linear Extended State Observer

于新红 1操建生 2许立斌 3胡存刚 4汪凤翔3
扫码查看

作者信息

  • 1. 电机驱动与功率电子国家地方联合工程研究中心(中国科学院海西研究院泉州装备制造研究中心),泉州 362216
  • 2. 电机驱动与功率电子国家地方联合工程研究中心(中国科学院海西研究院泉州装备制造研究中心),泉州 362216;福建农林大学机电工程学院,福州 350100
  • 3. 电机驱动与功率电子国家地方联合工程研究中心(中国科学院海西研究院泉州装备制造研究中心),泉州 362216;福州大学电气工程与自动化学院,福州 350108
  • 4. 安徽大学电气工程与自动化学院,合肥 230601
  • 折叠

摘要

针对模型预测控制算法参数依赖性问题以及传统扰动观测器应用于双有源桥变换器中存在估计补偿滞后于外部扰动、固定增益无法适应外部宽范围干扰变化等缺点,提出一种基于自适应线性扩张状态观测器的无模型预测电压控制策略.首先,结合预测控制与无模型控制方法构建双有源桥变换器的电压预测超局部模型,代替传统物理模型,降低参数依赖;其次,设计线性扩张状态观测器对超局部模型中动态部分进行反馈补偿,提高控制精度.同时在线拟合电压误差趋势,自适应调整观测器带宽,实现超前补偿;最后,设计成本函数,求解最优移相比,实现无模型预测电压控制.实验结果验证了该方法在提升系统鲁棒性和动态性方面的有效性.

Abstract

The model predictive control is parameter dependent,the traditional disturbance observer applied in dual active bridge converter,such as the estimation compensation,may lag behind the external disturbances,and the fixed gain is not able to adapt to the change of external wide-range disturbances.Therefore,a model-free predictive voltage control strate-gy based on adaptive linear extended state observer is proposed.Firstly,the voltage prediction ultra-local model of the dual active bridge converter is constructed by combining the predictive control and model-free control methods,instead of the traditional physical model,which reduces the parameter dependence.Secondly,the linear extended state observer is designed to provide feedback compensation for the dynamic part of the ultra-local model to improve the control accuracy.At the same time,by online fitting the voltage error trend,the observer bandwidth is adaptively adjusted to realize the over-advanced compensation.Finally,the cost function is designed to solve the optimal shift ratio for model-free predic-tive voltage control.The experimental results verify the effectiveness of the method in improving the robustness and dynamic of the system.

关键词

双有源桥/自适应线性扩张状态观测器/超局部/无模型预测电压控制/鲁棒性/动态性

Key words

dual active bridge/adaptive linear extended state observer/ultra-local/model-free predictive control/ro-bustness/dynamics

引用本文复制引用

基金项目

国家自然科学基金(52277070)

福建省科技重大专项(2022HZ028010)

福建省科技计划(2022T3070)

泉州市科技计划(2023C002R)

出版年

2024
高电压技术
中国电力科学研究院 中国电机工程学会

高电压技术

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子:2.32
ISSN:1003-6520
参考文献量13
段落导航相关论文