双有源桥 DAB 变换器的 MPC 模型预测控制分析
一、引言
随着电力电子技术的发展,双有源桥(DAB)变换器在可再生能源集成、分布式电源系统和电动汽车
等领域得到了广泛应用。针对 DAB 变换器的控制策略,模型预测控制(MPC)逐渐成为了研究的热点
。本文将探讨 MPC 在 DAB 变换器中的应用,并对比传统的电压闭环 PI 控制方式,展示 MPC 的优势
。
二、背景知识:双有源桥 DAB 变换器
双有源桥(DAB)变换器是一种高效的电力电子变换器,广泛应用于直流电网中的电压转换和隔离。
其工作原理基于 PWM 控制开关管实现电能的高效传输和转换。为了确保 DAB 变换器的稳定性和效率
,选择合适的控制策略显得尤为重要。
三、MPC 模型预测控制概述
模型预测控制(MPC)是一种基于模型的优化控制策略,通过预测未来的系统状态并优化性能指标来
实现对系统的控制。与传统的电压闭环 PI 控制方式相比,MPC 具有更好的动态响应特性。在 DAB 变
换器的控制中,MPC 能够更快速、更准确地响应系统的变化。
四、仿真实验与分析
为了验证 MPC 在 DAB 变换器中的性能,我们在 Matlab Simulink 环境中进行了仿真实验。仿真实
验包括启动过程、负载突变过程和参考电压突变情况的测试。
1. 启动过程测试:在仿真实验中,我们观察了 DAB 变换器在启动过程中的动态响应。与传统的电
压闭环 PI 控制方式相比,MPC 表现出更好的动态响应特性,能够快速将系统带入稳定状态。
2. 负载突变过程测试:在仿真实验的 0.2 秒时,我们对 DAB 变换器的负载进行了突变。实验结果
表明,MPC 能够快速适应负载的变化,保持系统的稳定输出。
3. 参考电压突变测试:在仿真实验的 0.4 秒时,我们对参考电压进行了突变。实验结果表明,MPC
能够快速跟踪参考电压的变化,确保系统的输出电压精度。
五、MPC 与传统电压闭环 PI 控制方式对比
通过仿真实验,我们对比了 MPC 和传统的电压闭环 PI 控制方式在 DAB 变换器中的性能。实验结果表
明,MPC 具有更好的动态响应特性,能够更快地适应系统的变化。此外,MPC 还能提高系统的稳定性
和精度。
六、结论