[發明專利]一種基于無源部件磁特性的余量預測控制方法及系統

有效

• 申請號: 202010587782.9
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111737872B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 張禎濱;邢千里;李昱;李真;董政;高峰;張品佳
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張慶騫

1.一種基于無源部件磁特性的余量預測控制方法，其特征在于，包括：

基于無源部件磁元件的物理特性，構建變換器的拓撲電路；

獲取變換器的負載電流、電容電壓、開關頻率和無源部件安全余量并作為預設代價函數的控制變量；

通過電磁學原理，將磁元件工作在安全區域的磁約束條件，轉換為變換器拓撲電路中電感電流的安全區域約束條件，求取最小化代價函數對應的電壓矢量狀態并作為未來時刻最優電壓矢量狀態；

根據未來時刻最優電壓矢量狀態，計算未來一段時間內流過無源部件的電流變化軌跡，再通過與預設電流閾值比較，預測出無源部件的設計余量。

2.如權利要求1所述的基于無源部件磁特性的余量預測控制方法，其特征在于，預設代價函數的控制目標為：

(a)負載電流參考軌跡與范圍約束；

(b)直流環節電容電壓平衡；

(c)開關頻率減小。

3.如權利要求1所述的基于無源部件磁特性的余量預測控制方法，其特征在于，將計算出的未來時刻電流矢量與當前時刻電流值疊加和與電感的安全電流值進行比較，如果在設定安全范圍內，則進行最小化代價函數的電壓矢量選擇，繼續正常工作，根據參考電流進行預測流過無源部件的電流。

4.如權利要求3所述的基于無源部件磁特性的余量預測控制方法，其特征在于，如果當前計算的電壓矢量導致輸出電流超出電感允許承受最大峰值電流的預設比例，則啟動相應的保護機制，放棄當前矢量的選擇，判斷下一個電壓矢量是否符合要求，直到選出一個能工作在安全范圍內的電壓矢量。

5.如權利要求1所述的基于無源部件磁特性的余量預測控制方法，其特征在于，新的測量時刻到達后，利用當前時刻的輸出電流值，計算最小化代價函數并對電感進行電流限制控制，使變換器工作在安全區域內。

6.一種基于無源部件磁特性的余量預測控制系統，其特征在于，包括：

拓撲電路構建模塊，其用于基于無源部件磁元件的物理特性，構建變換器的拓撲電路；

控制變量獲取模塊，其用于獲取負載電流、電容電壓、開關頻率和無源部件安全余量并作為預設代價函數的控制變量；

最優電壓矢量獲取模塊，其用于通過電磁學原理，將磁元件工作在安全區域的磁約束條件，轉換為變換器拓撲電路中電感電流的安全區域約束條件，求取最小化代價函數對應的電壓矢量狀態并作為未來時刻最優電壓矢量狀態；

設計余量預測模塊，其用于根據未來時刻最優電壓矢量狀態，計算未來一段時間內流過無源部件的電流變化軌跡，再通過與預設電流閾值比較，預測出無源部件的設計余量。

7.如權利要求6所述的基于無源部件磁特性的余量預測控制系統，其特征在于，在所述設計余量預測模塊中，將計算出的未來時刻電流矢量與當前時刻電流值疊加和與電感的安全電流值進行比較，如果在設定安全范圍內，則進行最小化代價函數的電壓矢量選擇，繼續正常工作，根據參考電流進行預測流過無源部件的電流。

8.如權利要求7所述的基于無源部件磁特性的余量預測控制系統，其特征在于，在所述設計余量預測模塊中，如果當前計算矢量導致輸出電流超出電感允許承受最大峰值電流的預設比例，則啟動相應的保護機制，放棄當前矢量的選擇，判斷下一個矢量是否符合要求，直到選出一個能工作在安全范圍內的電壓矢量。

9.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，該程序被處理器執行時實現如權利要求1-5中任一項所述的基于無源部件磁特性的余量預測控制方法中的步驟。

10.一種計算機設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執行所述程序時實現如權利要求1-5中任一項所述的基于無源部件磁特性的余量預測控制方法中的步驟。