[發(fā)明專(zhuān)利]一種用于三電平直流變換器的復(fù)合控制器及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010467358.0
• 申請(qǐng)日: 2020-05-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112332688B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟繁榮;楊天奇;游江;邊笑宇;吳悠;朱春雨;徐警中;宋子博
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02M7/483
• 分類(lèi)號(hào): H02M7/483;H02M3/335;H02M1/32
• 代理公司: 哈爾濱市陽(yáng)光惠遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 劉景祥

1.一種用于三電平直流變換器的復(fù)合控制器的復(fù)合控制方法，其特征在于，所述復(fù)合控制器包括控制單元、狀態(tài)切換單元、選取單元、反向彈跳單元、比較單元、分析單元，所述控制單元接收濾波電感電流、三電平全橋直流變換器的輸出電壓和三電平全橋直流變換器的輸出電流，所述控制單元向狀態(tài)切換單元發(fā)送電壓信號(hào)，所述狀態(tài)切換單元向選取單元發(fā)送電壓信號(hào)，所述選取單元向反向彈跳單元和比較單元發(fā)送電壓信號(hào)，所述比較單元向狀態(tài)切換單元和分析單元發(fā)送電壓信號(hào)；

所述控制單元包括權(quán)重控制器和預(yù)測(cè)控制器，所述權(quán)重控制器接收濾波電感電流信號(hào)和三電平全橋直流變換器的輸出電壓信號(hào)，所述預(yù)測(cè)控制器接收濾波電感電流信號(hào)、三電平全橋直流變換器的輸出電流信號(hào)和三電平全橋直流變換器的輸出電壓信號(hào)；

所述狀態(tài)切換單元包括狀態(tài)切換模塊Ⅰ和狀態(tài)切換模塊Ⅱ，所述權(quán)重控制器和預(yù)測(cè)控制器均向狀態(tài)切換模塊Ⅰ發(fā)送電壓信號(hào)；

所述選取單元包括最優(yōu)波形選取器，所述狀態(tài)切換模塊Ⅰ向最優(yōu)波形選取器發(fā)送電壓信號(hào)，所述最優(yōu)波形選取器向備選電壓1和比較單元的比較器發(fā)送電壓信號(hào)，所述最優(yōu)波形選取器同時(shí)接收三電平全橋直流變換器的輸出電壓信號(hào)；

所述反向彈跳單元包括目標(biāo)反向彈跳器，所述最優(yōu)波形選取器向目標(biāo)反向彈跳器發(fā)送電壓信號(hào)，所述目標(biāo)反向彈跳器向備選電壓2發(fā)送電壓信號(hào)，所述目標(biāo)反向彈跳器同時(shí)接收三電平全橋直流變換器的輸出電壓信號(hào)；

所述比較單元包括比較器，所述比較器向狀態(tài)切換單元的狀態(tài)切換模塊Ⅱ、分析單元的誤差分析選擇器發(fā)送電壓信號(hào)，所述比較器同時(shí)接收三電平全橋直流變換器的輸出電壓信號(hào)；

所述分析單元包括誤差分析選擇器，所述狀態(tài)切換模塊Ⅱ向分析單元的誤差分析選擇器發(fā)送電壓信號(hào)，所述狀態(tài)切換模塊Ⅱ同時(shí)接收三電平全橋直流變換器的輸出電壓信號(hào)和備選電壓2的電壓信號(hào)；所述誤差分析選擇器同時(shí)接收狀態(tài)切換模塊Ⅱ和備選電壓1的電壓信號(hào)，所述誤差分析選擇器輸出最優(yōu)電壓；

所述復(fù)合控制器的控制方法為：將權(quán)重控制器和預(yù)測(cè)控制器輸出作為篩選電壓的來(lái)源，同時(shí)將權(quán)重控制器和預(yù)測(cè)控制器來(lái)源輸入到最優(yōu)波形選取器中，通過(guò)估計(jì)值本身、估計(jì)值的算術(shù)以及幾何平均數(shù)來(lái)規(guī)劃一個(gè)最優(yōu)的估計(jì)電壓值，當(dāng)電壓值過(guò)小的時(shí)候，即與電壓給定值相差過(guò)大時(shí)，反向彈跳器模塊進(jìn)行工作，可以實(shí)現(xiàn)將預(yù)測(cè)的下一時(shí)刻電壓估計(jì)值彈跳到給定值附近，彈跳精度為給定數(shù)值上下0.01，當(dāng)精度達(dá)到要求彈跳器自動(dòng)失效，最終得到下一時(shí)刻電壓的最優(yōu)解，將最優(yōu)解輸送到PI控制器中，實(shí)現(xiàn)復(fù)合控制器的功能即輸出移相角控制信號(hào)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于三電平直流變換器的復(fù)合控制器的復(fù)合控制方法，其特征在于，所述復(fù)合控制器的權(quán)重控制器中根據(jù)公式：

其中a,b為權(quán)重系數(shù)，代表前后兩變量決定下一時(shí)刻輸出電壓量的權(quán)重；u_ok1是當(dāng)前時(shí)刻的輸出電壓值；u_ok2是對(duì)下一時(shí)刻輸出電壓值的估計(jì)值；i_Lk1是當(dāng)前時(shí)刻副邊電感上的電流值；C是濾波電容；R是額定負(fù)載；T_s是開(kāi)關(guān)周期；

所述復(fù)合控制器的預(yù)測(cè)模塊采用迭代法，根據(jù)系統(tǒng)的電氣關(guān)系可以得到：

其中i_o(k)是當(dāng)前時(shí)刻的輸出電流值。