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专利号: 2017107202192
申请人: 广西大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种DC/DC变换器的控制方法,其特征在于,用于控制DC/DC变换器,所述控制方法包括:获取所述DC/DC变换器中储能电感的离散电流信号和所述DC/DC变换器输出电压的离散电压信号,所述离散电流信号是对所述DC/DC变换器中储能电感的电流以设定的采样周期进行采样后获得的离散电流,所述离散电压信号是对所述DC/DC变换器的输出电压以所述采样周期进行采样后获得的离散电压;

根据第k个采样周期的离散电压信号与第k个采样周期给定的参考电压信号确定第k个采样周期的电压误差信号和第k个采样周期的误差增量信号,其中,所述第k个采样周期的误差增量信号为第k个采样周期的电压误差信号与第k‑1个采样周期的电压误差信号的差值,第0个采样周期的电压误差信号为0;

根据所述第k个采样周期的电压误差信号隶属的一维云模型和所述第k个采样周期的误差增量信号隶属的一维云模型,确定第k个采样周期的参考电流增量隶属的一维云模型;

根据所述参考电流增量隶属的一维云模型的数字特征确定第k个采样周期的参考电流增量;

根据第k‑1个采样周期的参考电流和所述第k个采样周期的参考电流增量确定第k个采样周期的参考电流,其中,第0个采样周期的参考电流为0;

根据模型预测控制模型、所述第k个采样周期的离散电压信号、第k个采样周期的离散电流信号、所述第k个采样周期的参考电流和第k‑1个采样周期的控制量确定第k个采样周期的控制量,其中,第0个采样周期的控制量为0;

根据所述第k个采样周期的控制量生成占空比与所述控制量对应的PWM脉冲;

根据所述PWM脉冲控制所述DC/DC变换器中的功率开关的开通与关断。

2.根据权利要求1所述的控制方法,其特征在于,所述模型预测控制模型的传递函数为分段仿射函数。

3.根据权利要求2所述的控制方法,其特征在于,所述分段仿射函数为:

其中,d(k)表示第k个采样周期的控制量,Fr、Gr、Hr和Kr表示系数矩阵,p表示参数变量,pT(k)表示第k个采样周期输入的参数向量,p(k)=[il(k),vo(k),d(k‑1),ilref(k)] ,il(k)表示第k个采样周期的离散电流信号,vo(k)表示第k个采样周期的离散电压信号,d(k‑1)表示4

第k‑1个采样周期的控制量,ilref(k)表示第k个采样周期的参考电流,R表示4维实数集,CPr表示第r个多面体区域,nf表示多面体区域的个数。

4.根据权利要求3所述的控制方法,其特征在于,所述系数矩阵的确定方法包括:根据所述DC/DC变换器的电路结构,建立所述DC/DC变换器的连续时间模型;

根据所述连续时间模型建立所述DC/DC变换器的离散时间混杂模型:

T T

其中,x(k)=[x1(k) x2(k)]=[il(k) vo(k)] ,x(k)表示第k个采样周期的状态变量,il(k)表示所述DC/DC变换器中第k个采样周期的储能电感的离散电流信号,vo(k)表示所述DC/DC变换器第k个采样周期的输出电压的离散电压信号,d(k)表示第k个采样周期的控制量,τ=Ts/v1,Ts表示所述DC/DC变换器的开关周期,v1∈N且v1≥1,Φave=Φ1(v1d(k)‑

i)+Φ2(1‑v1d(k)+i),Ψave=Ψ1(v1d(k)‑i)+Ψ2(1‑v1d(k)+i),e表示自然常数,I2表示2阶单位矩阵,ro表示所述DC/DC变换器的负载电阻,l表示所述DC/DC变换器的储能电感,rl表示所述DC/DC变换器的储能电感的等效串联电阻,c表示所述DC/DC变换器的电容,rc表示所述DC/DC变换器的电容的等效串联电阻;

根据所述离散时间混杂模型确定所述模型预测控制模型的各系数矩阵。

5.根据权利要求1所述的控制方法,其特征在于,所述参考电流增量隶属的一维云模型的数字特征具体包括:期望、熵和超熵。

6.一种DC/DC变换器的控制系统,其特征在于,用于控制DC/DC变换器,所述控制系统包括:获取模块,用于获取所述DC/DC变换器中储能电感的离散电流信号和所述DC/DC变换器输出电压的离散电压信号,所述离散电流信号是对所述DC/DC变换器中储能电感的电流以设定的采样周期进行采样后获得的离散电流,所述离散电压信号是对所述DC/DC变换器的输出电压以所述采样周期进行采样后获得的离散电压;

误差确定模块,用于根据第k个采样周期的离散电压信号与第k个采样周期给定的参考电压信号确定第k个采样周期的电压误差信号和第k个采样周期的误差增量信号,其中,所述第k个采样周期的误差增量信号为第k个采样周期的电压误差信号与第k‑1个采样周期的电压误差信号的差值,第0个采样周期的电压误差信号为0;

隶属确定模块,用于根据所述第k个采样周期的电压误差信号隶属的一维云模型和所述第k个采样周期的误差增量信号隶属的一维云模型,确定第k个采样周期的参考电流增量隶属的一维云模型;

电流增量确定模块,用于根据所述参考电流增量隶属的一维云模型的数字特征确定第k个采样周期的参考电流增量;

参考电流确定模块,用于根据第k‑1个采样周期的参考电流和所述第k个采样周期的参考电流增量确定第k个采样周期的参考电流,其中,第0个采样周期的参考电流为0;

控制量确定模块,用于根据模型预测控制模型、所述第k个采样周期的离散电压信号、第k个采样周期的离散电流信号、所述第k个采样周期的参考电流和第k‑1个采样周期的控制量确定第k个采样周期的控制量,其中,第0个采样周期的控制量为0;

脉冲生产模块,用于根据所述第k个采样周期的控制量生成占空比与所述控制量对应的PWM脉冲;

驱动模块,用于根据所述PWM脉冲控制所述DC/DC变换器中的功率开关的开通与关断。

7.一种DC/DC变换器的控制装置,其特征在于,用于控制DC/DC变换器,所述控制装置包括:电流采集电路,所述电流采集电路的采集端与所述DC/DC变换器中的储能电感连接,用于采集所述DC/DC变换器中储能电感的电流;

电压采集电路,所述电压采集电路的采集端与所述DC/DC变换器连接,用于采集所述DC/DC变换器的输出电压;

A/D转换器,所述电流采集电路的输出端和所述电压采集电路的输出端分别与所述A/D转换器的输入端连接,用于将所述储能电感的电流转换为离散电流信号,并将所述输出电压转换为离散电压信号;

比较器,所述比较器的输入端分别与所述A/D转换器的输出端及参考电压发生器连接,所述参考电压发生器用于提供给定的参考电压信号,所述比较器用于比较第k个采样周期的离散电压信号与所述参考电压信号,得到第k个采样周期的电压误差信号和第k个采样周期的误差增量信号,其中,所述第k个采样周期的误差增量信号为第k个采样周期的电压误差信号与第k‑1个采样周期的电压误差信号的差值,第0个采样周期的电压误差信号为0;

处理器,所述比较器的输出端与所述处理器的输入端连接,用于根据所述第k个采样周期的电压误差信号、所述第k个采样周期的误差增量信号和第k‑1个采样周期的参考电流输出第k个采样周期的参考电流,其中,第0个采样周期的参考电流为0;

模型预测控制器,所述处理器的输出端和所述A/D转换器的输出端分别与所述模型预测控制器的输入端连接,所述模型预测控制器用于根据所述第k个采样周期的离散电压信号、第k个采样周期的离散电流信号、所述第k个采样周期的参考电流和第k‑1个采样周期的控制信号输出第k个采样周期的控制信号;

PWM脉冲生成器,所述模型预测控制器的输出端与所述PWM脉冲生成器的输入端连接,所述PWM脉冲生成器用于根据所述第k个采样周期的控制信号生成占空比与所述第k个采样周期的控制信号对应的PWM脉冲;

驱动电路,所述驱动电路的输入端分别与所述PWM脉冲生成器的输出端和所述DC/DC变换器中的功率开关连接,用于根据所述PWM脉冲控制所述DC/DC变换器中的功率开关的开通与关断。

8.根据权利要求7所述的控制装置,其特征在于,所述A/D转换器的采样频率为所述DC/DC变换器的开关频率的整数倍。

9.根据权利要求8所述的控制装置,其特征在于,所述A/D转换器的采样频率与所述DC/DC变换器的开关频率相同。

10.根据权利要求7所述的控制装置,其特征在于,所述电压采集电路包括第一电阻和第二电阻,所述第一电阻和所述第二电阻串联后,并联在所述DC/DC变换器的输出端。