[發(fā)明專利]一種EAST快控電源給定信號預(yù)測方法及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510018555.3
• 申請日: 2015-01-14
• 公開（公告）號: CN104518649B
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃海宏;常越萌;王海欣;汪鳳鳳
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H02M1/08
• 分類號: H02M1/08
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 何梅生

1.一種EAST快控電源給定信號預(yù)測方法，其特征是按如下步驟進(jìn)行：

對于由等離子體控制系統(tǒng)PCS發(fā)送給EAST快控電源的電壓信號進(jìn)行提升，將PCS發(fā)送出的-10V到+10V范圍內(nèi)的給定信號變化到系統(tǒng)AD芯片所能允許的0到4.096V的電壓信號，獲得非負(fù)信號，具體為：采用電壓信號提升電路，首先通過由運放D12A構(gòu)成的比例放大電路將PCS輸入的-10V-+10V的給定信號縮小到-4.096V-+4.096V范圍內(nèi)，再通過由運放D12B、電阻R57和電阻R58構(gòu)成的電壓提升電路將所述AD芯片的輸入信號提升到0V-4.096V范圍內(nèi)；當(dāng)PCS給定信號為-10V時，所述AD芯片采集到的電壓信號為0V；PCS給定信號為0V時，所述AD芯片采集到的電壓信號為2.048V；PCS給定信號為+10V時，所述AD芯片采集到的電壓信號為4.096V；

對于所述非負(fù)信號按照0.2ms的采樣周期進(jìn)行實時采集，獲得由四個采集數(shù)據(jù)組成的采集數(shù)據(jù)序列X⁽⁰⁾，X⁽⁰⁾＝{x⁽⁰⁾(1),x⁽⁰⁾(2),x⁽⁰⁾(3),x⁽⁰⁾(4)}；

利用所述四個采集數(shù)據(jù)獲得式(1)所列的累加數(shù)據(jù)序列X⁽¹⁾：

X⁽¹⁾＝{x⁽¹⁾(1),x⁽¹⁾(2),x⁽¹⁾(3),x⁽¹⁾(4)} (1)

式(1)中

利用X⁽¹⁾中四個采集數(shù)據(jù)獲得式(2)所列的緊鄰均值序列Z⁽¹⁾：

Z⁽¹⁾＝{z⁽¹⁾(2),z⁽¹⁾(3),z⁽¹⁾(4)} (2)

式(2)中

鑒于EAST快控電源控制器采樣頻率遠(yuǎn)高于給定信號變化頻率，即給定信號相對于采樣頻率來說變化較緩慢，累加數(shù)據(jù)序列X⁽¹⁾滿足微分方程式(3)：

式(3)中a反映X⁽¹⁾的發(fā)展態(tài)勢，b反映數(shù)據(jù)變化的關(guān)系；

采用最小二乘法，通過式(4)和式(5)分別獲得a和b：

利用式(4)和式(5)，求得式(3)的模型解為式(6)：

采用累減還原，即進(jìn)行式(1-1)的逆變換，得到式(7)所示的還原值

當(dāng)式(7)中m＝5時，即為通過四個采樣數(shù)據(jù)x⁽⁰⁾(1)～x⁽⁰⁾(4)計算得到的下一個采樣時刻給定值的預(yù)測值隨著采樣的實時進(jìn)行，X⁽⁰⁾中的四個采集數(shù)據(jù)實時更新，由此得到實時更新的預(yù)測值

所述方法首先對EAST快控電源給定信號進(jìn)行預(yù)測，得到PCS系統(tǒng)的預(yù)測給定信號，利用所述預(yù)測給定信號和反饋信號的差值進(jìn)行比例調(diào)節(jié)計算，獲得功率管的PWM波的占空比，實現(xiàn)超前調(diào)節(jié)；所述超前調(diào)節(jié)顯著提高電源系統(tǒng)的響應(yīng)速度，在等離子體偏移平衡位置的初期就能迅速為主動反饋線圈建立有效電流，通過磁場抑制等離子體的垂直不穩(wěn)定位移，而不必等到等離子體出現(xiàn)較大位移時由電源輸出非常大的電流來進(jìn)行等離子體的位移抑制；因此所述方法在不增加電源額定電流的條件下有效提高電源工作效果。