基于鲸鱼优化算法的双向LLC谐振变换器控制参数优化

崔智忠，曾国辉，黄 勃，刘 瑾，韦 钰

（上海工程技术大学 电子电气工程学院，上海 201620）

0 引言

双向LLC谐振变换器因其良好的自然软开关特性，同时具有较高的工作效率和功率密度，被广泛应用于新能源发电、电动汽车和通讯电源等领域[1～3]。

双向LLC谐振变换器的闭环控制研究目前较少，主要针对PI控制进行进一步优化，但优化效果不佳。

本文以双向LLC谐振变换器为研究目标，提出一种基于鲸鱼优化算法的双闭环控制方法，对双向LLC谐振变换器构建双闭环控制系统，外环为电压环，采用PI控制，内环为电流环，采用ADRC控制，然后使用鲸鱼优化算法对PI控制以及ADRC进行参数在线整定，最后通过MATLAB/Simulink平台进行仿真验证其有效性。

1 双向LLC谐振变换器

本文研究对象双向LLC谐振变换器结构图如图1所示，图1中可以看出双向LLC谐振变换器由于变压器漏感的存在使得原副边结构对称。第一谐振频率fr是由Crl与Lr1发生谐振时产生的频率；第二谐振频率fm是由Cr1、Lr1和Lm发生谐振时产生的频率。fr和fm的表达式分别为：

图1 双向LLC谐振变换器拓扑结构

由式(1)、式(2)可以明显看出来fr＞fm，因为LLC谐振变换器满足软开关要求时工作频率处于两者之前，所以我们分析其工作原理时需要分析当开关频率处于第一谐振频率与第二谐振频率之间的状态，即fm＜fs＜fr。工作波形图如图2所示。

图2 fm＜fs＜fr的工作波形

从图2可以看出变换器工作时每个周期有八个时间段，前后周期的工作状态基本一致。

2 鲸鱼优化算法优化双闭环控制参数

2.1 鲸鱼优化算法

鲸鱼优化算法是一种新型启发式算法，其相比较于其他启发式算法有结构简单、调节参数少、收敛速度快及全局寻优能力强等特点。……