[發明專利]一種全橋變換器反饋補償參數自適應的模型預測控制方法

有效

• 申請號: 202010095664.6
• 申請日: 2020-02-17
• 公開（公告）號: CN111193386B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 郭鴻浩;朱冠宇;郭前崗;向思明
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H02M1/088
• 分類號: H02M1/088
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張華蒙

本發明公開了一種全橋變換器反饋補償參數自適應的模型預測控制方法，屬于全橋變換器控制方法領域，在實際過程中，噪聲，負載突變等因素的干擾可能會導致參數，模型結構等發生變化，利用實時反饋電流信息與電流預測值，電流實際值的誤差每周期更新反饋誤差系數，可以不依賴于系統數學模型，靈活調節系統的反饋補償能力，提高了系統的動態響應速度，魯棒性好；為了提高控制精度，補償系統采樣計算的延遲；利用前4個周期的參考值預測出k+2周期的參考值，選擇k+2周期與參考值最接近的預測值所對應的占空比D_k+1作用于k+1周期；本發明有效的提高了控制精度和穩定性，采用全數字控制，控制精度高，建模方便易于操作，不會受實際環境的影響。

技術領域

本發明屬于全橋變換器控制方法領域，具體涉及一種全橋變換器反饋補償參數自適應的模型預測控制方法。

背景技術

隨著電力電子技術的發展，全橋變換器的動態性能和抗干擾能力等特性需要達到更高水平，需要輸出在負載或者輸入等變化的情況下能夠快速響應達到穩定的目的。傳統的PI控制雖然穩態性能較好，但是動態特性較差，無法滿足目前全橋變換器日益提高的控制要求。

模型預測控制(Model Predictive Control,MPC)建模方便，反饋校正閉環穩態效果好，近些年來被廣泛應用于全橋變換器控制上。目前基于全橋變換器的模型預測控制一般采用定參數的反饋參數來實現閉環控制，無法按照實際情況調節反饋誤差的補償能力，對參數突變的情況無法及時作出調整，系統的動態響應能力較差。

發明內容

發明目的：本發明的目的在于提供一種全橋變換器反饋補償參數自適應的模型預測控制方法，具有控制精度高，動態性能好等優點。

技術方案：為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種全橋變換器反饋補償參數自適應的模型預測控制方法，包括以下步驟：

步驟1)以RL為負載建立全橋電路輸出電流的狀態方程，使用歐拉法對其離散化得到k周期的系統離散模型；用電流傳感器采集輸出電流i_o經過調理電路轉換為合適幅值范圍的模擬信號，然后將模擬信號經ADC模數轉換為輸出電流數字信號i_o(k)，代入預測模型解算得到k+1周期的電流預測值i_p(k+1)；

步驟2)將k+1周期的電流預測值i_p(k+1)，k周期的電流預測值i_p(k)和k周期采集的N次實際電流反饋值采用最小二乘法解算出k周期的補償參數h(k)'和誤差參數e(k)'，通過與參考值i_ref(k)和實際電流反饋值i_o(k)的誤差e(k)相比較求得k周期的反饋補償系數h(k)；

步驟3)把k周期反饋補償后的電流預測值i_pc(k)與電流實際反饋值i_o(k)的誤差通過反饋校正環節后補償到k+1周期的電流預測值i_p(k+1)；將補償后的電流預測值i_pc(k+1)作為下一周期預測的初始值代入預測模型再次迭代一次得到k+2周期的輸出電流預測值I_p(k+2)；

步驟4)采用外推算法利用前4個周期的參考值預測出k+2周期的參考電流值i_ref(k+2)；考慮系統計算與采樣的延時時間，選擇與參考電流值i_ref(k+2)接近的k+2周期的電流預測值i_p(k+2)代入預測模型來計算出作用于k+1周期的占空比D_k+1來進行延時補償；利用D_k+1產生調制信號與載波信號比較產生驅動信號控制開關管的開通與關斷，完成k周期的預測與校正，k+1周期重復上述步驟1)-步驟4)。

進一步的，步驟1)中，所述的以RL為負載建立全橋電路輸出電流的狀態方程：