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双向DC-DC变换器输入电压前馈模糊PI控制研究

来源：电工电气发布时间：2022-02-28 10:28 浏览次数：630

双向DC-DC变换器输入电压前馈模糊PI控制研究

王向宇¹，刘国宏²，张逸凡¹

(1 黑龙江科技大学电气与控制工程学院，黑龙江哈尔滨 150027；

2 中国石化胜利油田分公司东辛采油厂，山东东营 257094)

摘要：双向 DC-DC 变换器是电动汽车动力系统的重要环节，为了延长蓄电池使用寿命，达到优良高效的电能转换目的，提出了一种带有输入电压前馈的模糊 PI 控制策略。利用模糊控制器的变输出比例因子来调节输出电压，根据输出电压误差大小来调节输出比例因子，从而改变模糊控制输出改变的速率，实现输出误差较大时的快速响应和超调抑制。仿真和实验测试验证了该控制策略具有鲁棒性强、模糊规则少、无需精确被控模型、控制简便等特点，能够有效提高变换器的动态性能，实现鲁棒控制。

关键词：双向 DC-DC 变换器；输入电压前馈；模糊 PI 控制；输出比例因子

中图分类号：TM46 ；U469.72 文献标识码：A 文章编号：1007-3175(2022)02-0019-04

Research on Input Voltage Feed-Forward Fuzzy PI Control of

Bidirectional DC-DC Converter

WANG Xiang-yu¹, LIU Guo-hong², ZHANG Yi-fan¹

（1 School of Electrical and Control Engineering, Heilongjiang University of Science and Technology, Harbin 150027, China;

2 Dongxin Oil Production Plant of Sinopec Shengli Oilfield Branch Company, Dongying 257094, China）

Abstract: The bidirectional DC-DC converter is a crucial link of the electric vehicle power system. This paper proposed a fuzzy PI control strategy with the input voltage feed-forward to extend the battery life and achieve excellent and efficient electric energy transformation.This study adjusted the output voltage by using the variable output ratio factor of the fuzzy controller. It regulated the output ratio factor according to the margin of error of the output voltage. This method could change the rate of the fuzzy control output change. It also could realize the rapid response and overshoot suppression when the output error was deviation.The simulation and experimental tests results show that this strategy has many merits, such as strong robustness, fewer fuzzy rules, no accurate control model, and simple control. Moreover, it could effectively improve the dynamic performance of the converter and achieve robust control.

Key words: bidirectional DC-DC converter; input voltage feed-forward; fuzzy PI control; output ratio factor

参考文献

[1] 胡斯登，梁梓鹏，范栋琦，等. 基于 Z 源变换器的电动汽车超级电容-电池混合储能系统[J] . 电工技术学报，2017，32(8) ：247-255.

[2] 杨玉岗，赵金升. 高增益对称双向 LCLC 谐振变换器的研究[J] . 电工技术学报，2020，35(14) ：3007-3017.

[3] 陈红星，林维明，曾涛. 一种高增益双向 Cuk 电路及其模糊控制[J] . 中国电机工程学报，2021，41(17) ：6025-6038.

[4] LEE Yuang-Shung, CHENG Ming-Wang.Intelligent control battery equalization for series connected lithium-ion battery strings[J].IEEE Transactions on Industrial Electronics， 2005，52(5) ：1297-1307.

[5] TAEED F, SALAM Z, AYOB S M.Implementation of Single Input Fuzzy Logic Controller for Boost DC to DC Power Converter[C]//2010 IEEE International Conference on Power and Energy，2010.

[6] CHANG Changyuan, YUAN Yubo, JIANG Tianlin, et al.Field programmable gate array implementation of a single-input fuzzy proportional-integralderivative controller for DC-DC buck converters[J].IET Power Electronics，2016，9(6) ：1259-1266.

[7] 任海鹏，郭鑫，杨彧，等. 光伏阵列最大功率跟踪变论域模糊控制[J] . 电工技术学报， 2013，28(8) ：13-19.

[8] 焦尚彬，张磊，刘丁，等. 基于增量式切换项的模糊滑模高频开关电源控制[J] . 电工技术学报，2018，33(22) ：5311-5318.

[9] BAEK J, PARK M.Fuzzy bilinear state feedback control design based on TS fuzzy bilinear model for DC-DC converters[J].International Journal of Electrical Power & Energy Systems,2012，42(1) ：710-720.

[10] 皇金锋.Boost 型开关变换器的建模与控制[J]. 电力电子技术，2011，45(5) ：25-26.

[11] 皇金锋. 多电平 Buck 型开关变换器的建模研究[J].电力电子技术，2011，45(9) ：79-81.

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