本发明公开具有最优变载线路的四开关buck-boost变换器无查表闭环控制方法，涉及电力电子技术，属于发电、变电或配电的。
背景技术：
1、在光伏储能领域，双向非隔离型的变换器有着举足轻重的作用，其中四开关buck-boost相对于其他非隔离的dc-dc变换器来说有着全面的优点，例如，四开关buck-boost变换器四个开关管的电压电流应力低、双向均可实现升降压、无源电感电容元件少、输入输出的电压电流极性相同、控制变量多且控制方法可灵活多变。
2、在传统四开关buck-boost变换器控制中，多采用三模式或者四模式进行控制的多模式控制方法，存在在不同模式中进行切换的问题。2013年提出的四边形电感电流调制方法解决了多模式控制中的模式切换问题，但是此方法在闭环控制中将连续的三维数据变换成离散的表格数据存入mcu的内存中，因此增加闭环控制对内存的要求，导致控制成本的上升，且现阶段基于四边形电感电流调制的方法是基于变频实现的，频繁地变频导致系统控制难度上升且增加前级emc电路的设计难度。此外，现有四边形电感电流调制方法无法实现全负载范围内四边形电感电流有效值最小。
3、本技术旨在提出一种具有最优变载线路的四开关buck-boost变换器无查表闭环控制方法以克服上述缺陷。
技术实现思路
1、本发明的发明目的是针对上述背景技术的不足，提出了一种具有最优变载线路的四开关buck-boost变换器无查表闭环控制方法，通过最优软开关条件下实现全负载范围内四边形电感电流有效值最小的最优变载线路控制策略对开关管驱动控制信号进行补偿，实现无查表闭环控制四开关buck-boost变换器的发明目的，解决现有查表法控制方法对mcu内存要求高以及变频控制策略复杂且无法实现全负载范围内四边形电感电流有效值最小的技术问题。
2、本发明为解决其技术问题采用如下技术方案：
3、具有最优变载线路的四开关buck-boost变换器无查表闭环控制方法，包括：
4、最优变载线路控制策略，在设定开关频率最大值和最小值确定的频率范围内，以四边形电感电流有效值最小为控制目标，在将四边形电感电流时间参数钳位在满足零电压开关条件的取值的前提下，根据四边形电感电流峰值在所述频率范围内计算四边形电感电流时间参数；
5、驱动信号触发策略，比较电感电流采样值与给定电感电流的最小值，根据比较结果对最优变载线路控制策略计算得到的电感放电阶段持续时间参数以及电感电流保持阶段持续时间参数进行补偿；及，
6、四边形电感电流调制策略，根据最优变载线路控制策略计算得到的电感充电阶段持续时间参数、能量传输阶段持续时间参数以及驱动信号触发策略补偿后的电感放电阶段持续时间参数以及电感电流保持阶段持续时间参数，生成四个开关管的驱动信号。
7、作为具有最优变载线路的四开关buck-boost变换器无查表闭环控制方法的进一步优化方案，四开关buck-boost变换器工作于buck模式时，最优变载线路控制策略，在设定开关频率最大值和最小值确定的频率范围内，以四边形电感电流有效值最小为控制目标，在将电感充电阶段持续时间参数钳位在满足零电压开关条件的取值的前提下，根据四边形电感电流峰值在所述频率范围内计算四边形电感电流时间参数。
8、作为具有最优变载线路的四开关buck-boost变换器无查表闭环控制方法的进一步优化方案，四开关buck-boost变换器工作于boost模式时，最优变载线路控制策略，在设定开关频率最大值和最小值确定的频率范围内，以四边形电感电流有效值最小为控制目标，在将电感放电阶段持续时间参数钳位在满足零电压开关条件的取值的前提下，根据四边形电感电流峰值在所述频率范围内计算四边形电感电流时间参数。
9、作为具有最优变载线路的四开关buck-boost变换器无查表闭环控制方法的再进一步优化方案，将电感充电阶段持续时间参数钳位在满足零电压开关条件的取值具体为：将电感充电阶段持续时间参数钳位在电感充电阶段持续时间最小值或满足零电压开关条件的最小电感充电阶段持续时间。
10、作为具有最优变载线路的四开关buck-boost变换器无查表闭环控制方法的再进一步优化方案，将电感放电阶段持续时间参数钳位在满足零电压开关条件的取值具体为：将电感放电阶段持续时间参数钳位在电感放电阶段持续时间参数最小值或满足零电压开关条件的最小电感放电阶段持续时间。
11、作为具有最优变载线路的四开关buck-boost变换器无查表闭环控制方法的更进一步优化方案，最优变载线路控制策略根据四边形电感电流峰值在所述频率范围内计算四边形电感电流时间参数，具体为：变换器在所述频率范围内依次经历输出功率为p1、p2、p3和p4的四个阶段，p1<p2<p3<p4，
12、第1阶段，变换器工作于设定开关频率最大值，将电感充电阶段持续时间参数钳位在满足零电压开关条件的取值，则t1＝(2*izvs)*l/vin，t2＝(vpi-izvs)*l/(vin-vout)，t`3＝(vpi+izvs)*l/vout，t`4＝1/fmax-t1-t2-t`3，其中，t1为电感充电阶段持续时间参数，t2为能量传输阶段持续时间参数，t3′为电感放电阶段持续时间参数，t′4为电感电流保持阶段持续时间参数，izvs为给定电感电流的最大值，l为变换器中电感的感值，vin为变换器的输入电压，vpi为四边形电感电流峰值，vout为变换器的输出电压，fmax为设定开关频率最大值，
13、第2阶段，变换器工作于设定开关频率最大值，将电感充电阶段持续时间参数钳位在满足零电压开关条件的取值，则电感充电阶段持续时间参数、能量传输阶段持续时间参数、电感放电阶段持续时间参数与所述阶段1取值相同，电感电流保持阶段持续时间参数为零，
14、第3阶段，变换器工作频率减小，将电感充电阶段持续时间参数钳位在满足零电压开关条件的取值，则t1＝(2*izvs)*l/vin，t2＝(vpi-izvs)*l/(vin-vout)，f为工作频率，
15、第4阶段，变换器工作频率减小至设定开关频率最小值，抬升满足零电压开关条件的取值，将电感充电阶段持续时间参数钳位在抬升后的满足零电压开关条件的最小电感充电阶段持续时间，则t′4＝0，ia_const和ib_const分别为变换器工作频率达到设定开关频率最小值时t1结束时刻电感电流的最大值、t′3开始时刻电感电流的最大值。
16、作为具有最优变载线路的四开关buck-boost变换器无查表闭环控制方法的更进一步优化方案，第4阶段中，抬升满足零电压开关条件的最小电感充电阶段持续时间的表达式为：其中，δia为t1结束时刻电感电流的抬升量，δib为t′3开始时刻电感电流的抬升量。
17、作为具有最优变载线路的四开关buck-boost变换器无查表闭环控制方法的更进一步优化方案，四边形电感电流峰值的获取方法为：比较输出电压采样值和输出电压参考值，对比较结果进行pi调节。
18、作为具有最优变载线路的四开关buck-boost变换器无查表闭环控制方法的更进一步优化方案，驱动信号触发策略补偿后的电感放电阶段持续时间参数开始时刻电感电流等于给定电感电流的最小值。
19、本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：
20、(1)成本优势：相对于普通的四边形电感电流调制，本发明所提控制方法不需要查询三维表格获取四边形电感电流的四个时间参数，对mcu的内存要求较低，降低了成本。
21、(2)性能优势：相对于普通的四边形电感电流调制，本发明提出的闭环控制方法，通过最优变载线路控制策略在给定开关频率范围内精确计算满足软开关条件的四边形电感电流时间参数，通过驱动信号触发策略对各开关周期四边形电感电流时间参数进行补偿以使规定功率范围内四边形电感电流最小值保持在给定值，通过四边形电感电流调制策略实现规定功率范围内各开关周期开关管驱动信号的生成，在全负载范围内均能实现软开关且四边形电感电流有效值最小，减小运行损耗，效率更优。
22、(3)易于集成：本发明所提控制方法不需要外界注入信号，且小范围内变频控制对前级emc电路设计友好。
1.具有最优变载线路的四开关buck-boost变换器无查表闭环控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述具有最优变载线路的四开关buck-boost变换器无查表闭环控制方法，其特征在于，所述四开关buck-boost变换器工作于buck模式时，最优变载线路控制策略，在设定开关频率最大值和最小值确定的频率范围内，以四边形电感电流有效值最小为控制目标，在将电感充电阶段持续时间参数钳位在满足零电压开关条件的取值的前提下，根据四边形电感电流峰值在所述频率范围内计算四边形电感电流时间参数。
3.根据权利要求1所述具有最优变载线路的四开关buck-boost变换器无查表闭环控制方法，其特征在于，所述四开关buck-boost变换器工作于boost模式时，最优变载线路控制策略，在设定开关频率最大值和最小值确定的频率范围内，以四边形电感电流有效值最小为控制目标，在将电感放电阶段持续时间参数钳位在满足零电压开关条件的取值的前提下，根据四边形电感电流峰值在所述频率范围内计算四边形电感电流时间参数。
4.根据权利要求2所述具有最优变载线路的四开关buck-boost变换器无查表闭环控制方法，其特征在于，所述将电感充电阶段持续时间参数钳位在满足零电压开关条件的取值具体为：将电感充电阶段持续时间参数钳位在电感充电阶段持续时间最小值或满足零电压开关条件的最小电感充电阶段持续时间。
5.根据权利要求3所述具有最优变载线路的四开关buck-boost变换器无查表闭环控制方法，其特征在于，所述将电感放电阶段持续时间参数钳位在满足零电压开关条件的取值具体为：将电感放电阶段持续时间参数钳位在电感放电阶段持续时间参数最小值或满足零电压开关条件的最小电感放电阶段持续时间。
6.根据权利要求4所述具有最优变载线路的四开关buck-boost变换器无查表闭环控制方法，其特征在于，所述最优变载线路控制策略根据四边形电感电流峰值在所述频率范围内计算四边形电感电流时间参数，具体为：变换器在所述频率范围内依次经历输出功率为p1、p2、p3和p4的四个阶段，p1<p2<p3<p4，
7.根据权利要求6所述具有最优变载线路的四开关buck-boost变换器无查表闭环控制方法，其特征在于，所述第4阶段中，抬升满足零电压开关条件的最小电感充电阶段持续时间的表达式为：其中，δia为t1结束时刻电感电流的抬升量，δib为t3′开始时刻电感电流的抬升量。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述具有最优变载线路的四开关buck-boost变换器无查表闭环控制方法，其特征在于，所述四边形电感电流峰值的获取方法为：比较输出电压采样值和输出电压参考值，对比较结果进行pi调节。
9.根据权利要求1至7中任意一项所述具有最优变载线路的四开关buck-boost变换器无查表闭环控制方法，其特征在于，所述驱动信号触发策略补偿后的电感放电阶段持续时间参数开始时刻电感电流等于给定电感电流的最小值。
