车载充电机的无模型功率控制研究

陈乾辉,吴德刚

(商丘工学院 机械工程学院，河南 商丘 476000)

电动汽车电池技术已经成为衡量电动汽车品质的核心技术之一，作为连接电池系统与电网的接口，电池充电器是实现电池高效、快速充电的核心[1].目前，最常见的两种电池充电器是车载充电机和充电桩[2].车载充电机一般采用功率因数校正(Power factor correction，PFC) AC/DC变换器和全桥DC/DC变换器级联的结构形式，前端PFC AC/DC变换器不仅能将电网的AC转换为DC，还可以实现PFC，后端则可实现电池系统的智能充电[3,4].然而，由于PFC AC/DC变换器的性能直接影响充电机接入电网后电能的质量(比如多次谐波使电网电压畸变，设备损坏等)、电池组的充电效率、电池的寿命等[5,6]，因此，如何实现PFC AC/DC变换器的高性能控制，成为我们亟待解决的难题.

目前，PFC AC/DC变换器的控制策略主要有平均电流控制、非线性控制、基于微分平坦控制的PFC AC/DC变换器功率控制方法、无模型控制(Model-free control，MFC)方法等[7,8].在采用这些控制方法的过程中，存在抗干扰能力弱、动态特性差、模型的不确定性、未知扰动的动、静态性能的鲁棒性，针对上述控制方法存在的缺陷，提出了车载充电机PFC AC/DC 变换器的无模型功率控制(Model-free power control，MFPC)，该方法根据PFC AC/DC变换器的输入、输出(I/O)建立超局部模型(Super-partial Model，SPM)，进而设计相应控制器，该控制器控制结构简单，且对系统内外干扰、测量噪声、模型动态等有很强的鲁棒性.

1 无模型控制

将一单输入单输出(Single input single output，SISO)非线性系统的数学模型用SPM表示为

y(v)=F+αu,

(1)

其中，y——系统输出变量；y(v)——y的v阶微分值；v——大于等于1的整数，一般选1或2；u——系统输入变量；……