[發明專利]雙向數字開關功率放大器及其多步電流預測控制方法

有效

• 申請號: 202010433364.4
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111669053B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 孫鳳;宋高杰;陳麗;李強;徐方超;金俊杰;張明;佟玲;張曉友
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158;H02M3/157;H02M1/00;H02M1/088
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍

1.一種雙向數字開關功率放大器多步電流預測控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，建立雙向數字開關功率放大器的預測模型，在第k個采樣時刻，預測未來兩個采樣時刻（k+1、k+2）的電流預測值；

所述的兩個采樣時刻（k+1、k+2）的電流預測值為：

??????????????（2）

????????????（3）

其中，i（k+1|k）為k時刻預測k+1時刻的電流值（A）,i（k+2|k）為k時刻預測k+2時刻的電流值（A）,i（k）為k時刻的輸出電流采樣值（A），T_S為采樣周期（s），L為負載的電感（H），R為負載的電阻（Ω），U_dc為直流母線電壓（V），D（k）為k時刻開關管的占空比；

步驟2，引入反饋校正項，閉環預測，得到校正后第k+1、k+2時刻的電流預測值；

所述的引入反饋校正項，得到校正后第k+1、k+2時刻的電流預測值為：

??????（4）

???（5）

其中λ₁、λ₂為校正系數，i（k|k-1）為k-1時刻預測k時刻的電流值（A），i（k）為k時刻的輸出電流采樣值（A），i（k+1|k）為k時刻預測k+1時刻的電流值（A）,i（k+2|k）為k時刻預測k+2時刻的電流值（A）,?T_S為采樣周期（s），L為負載的電感（H），R為負載的電阻（Ω），U_dc為直流母線電壓（V），D（k）為k時刻開關管的占空比；

步驟3，根據第k個采樣時刻雙向數字開關功率放大器的電流參考值以及引入反饋校正項后的第k+1、k+2個采樣時刻的電流預測值，通過價值函數求取最優的調制占空比；

所述的價值函數為：

???????????????????（6）

其中i*（k）為k時刻的電流參考值（A），i（k+2|k）為k時刻預測k+2時刻的電流值（A）；

得到步驟3所述的最優的調制占空比具體過程為：

首先，將k+2時刻的電流預測值代入價值函數中，得到：

??????（7）

其次，求價值函數J對D的導數：

??（8）

最后，令J對D的導數等于零，求出占空比D即為最優占空比：

????????????????????????????（9）

其中占空比D的取值范圍為：；

步驟4，根據步驟3得出的調制占空比，經脈寬調制模塊分別產生四路PWM驅動信號來控制四個開關管，實現電流預測控制。