CN104054254A - 电转换器的多核实现的基于权函数的预测控制 - Google Patents

电转换器的多核实现的基于权函数的预测控制 Download PDF

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Abstract

一种用于控制电气转换器12的方法包括下列步骤：接收电气转换器12的实际切换状态uk-1；基于实际切换状态uk-1来确定电气转换器12可能的将来切换状态的方案树50，方案树50定义多个可能的将来切换序列，切换序列U通过从方案树50的根节点52到方案树50的叶节点58的路径来定义；通过评估方案树50的节点60来计算切换序列的权重w；以及从具有最佳权重的开关序列来确定要应用于电气转换器12的下一个切换状态uk。节点(60)的评估由至少两个处理器核30a、30b、30c、30d来执行。

Description

电转换器的多核实现的基于权函数的预测控制
技术领域
本发明涉及电气转换器的控制领域。具体来说，本发明涉及用于控制电气转换器的方法、计算机程序和计算机可读介质以及涉及电气转换器的控制器和转换器系统。
背景技术
直接转矩控制(DTC)是一种用于控制中压驱动应用中的电动机的转矩和通量的方法。但是，DTC的缺陷之一可能是如下事实：转换器的平均切换频率无法直接控制。由于切换频率通常成比例地与作为驱动的总损耗的主要部分的转换器的切换损耗相关，所以切换频率的任何降低可对驱动的操作成本具有显著影响，并且增加总体系统健壮性和可靠性。
这种降低已经表明经过模型预测直接转矩控制(MPDTC)方法是可能的，MPDTC方法包括两种基于模型的最佳控制算法。MPDTC的计算复杂度要求基于FPGA的实现和大量工程工作以满足所需取样时间。
MPDTC算法已经扩展到“广义模型预测直接转矩控制”(GMPDTC)(参见例如EP 2348631 A1))。如同MPDTC一样，GMPDTC的计算复杂度随控制时域（control horizon）的长度而以指数增加，从而仅使短时域是易处理的。
GMPDTC可被看作是用于感应机器的转矩控制的专门模型预测控制(MPC)算法。控制目标可以是将机器转矩、通量和转换器的中性点电位保持在所指定范围之内，同时使转换器切换频率和功率损耗为最小。不是使用基于调制的技术、例如PWM，该方法直接操纵转换器的切换过渡（switching transition）。
发明内容
本发明的目的是加速GMPDTC算法的执行。
这个目的通过独立权利要求的主题来实现。通过从属权利要求和以下描述，其它示范实施例是显而易见的。
本发明的第一方面涉及一种用于控制电气转换器的方法。
按照本发明的一个实施例，该方法包括下列步骤：接收电气转换器的实际切换状态；基于实际切换状态来确定电气转换器可能的将来切换状态的方案树，方案树定义多个可能的将来切换序列，切换序列通过从方案树的根节点到方案树的叶节点的路径来定义；通过评估方案树的节点来计算切换序列的权重和/或成本；以及从具有最佳权重和/或最佳成本的切换序列来确定要应用于电气转换器的下一个切换状态。
换言之，该方法可以是GMPDTC方法。
权重和/或成本可相对电气转换器的控制目标来计算。例如，权重和/或成本可相对切换序列的预计切换损耗来计算。
按照本发明的一实施例，节点的评估由至少两个处理器核来执行。
通过将方案树的节点的评估分配给至少两个不同的处理器核，GMPDTC可并行化，并且因而可适合多核处理器平台。使用由这些平台所提供的附加计算能力可允许解决较大控制时域的问题，并且因此可产生改进应用性能、例如具有进一步降低的切换损耗。
此外，要由多核处理器所运行的GMPDTC可避免定制硬件实现(例如基于FPGA的解决方案)的需要，并且因此可降低开发时间和成本。
本发明的其它方面涉及：一种用于控制转换器的计算机程序，其在由至少两个处理器核所运行时适合执行如以上和以下所述的方法的步骤；以及计算机可读介质，其中存储这种计算机程序。计算机可读介质可以是软盘、硬盘、USB(通用串行总线)存储装置、RAM(随机存取存储器)、ROM(只读存储器)和EPROM(电可擦可编程只读存储器)。
本发明的一个方面涉及一种用于电气转换器的控制器。
按照本发明的一实施例，控制器包括多核处理器，其中包括至少两个处理器核。多核处理器适合于运行如以上和以下所述的方法。例如，控制器还包括存储器，其中存储上述计算机程序。
本发明的一个方面涉及一种转换器系统、例如中压驱动系统。
按照本发明的一实施例，转换器系统包括用于生成可变AC输出电流的转换器以及如以上和以下所述的用于切换转换器的半导体开关的控制器。
通过参照以下所述实施例进行的说明，本发明的这些方面及其它方面将会显而易见。
附图说明
下文中参照附图示出的示范实施例更详细地说明本发明的主题。
图1示意示出按照本发明的一实施例的转换器系统。
图2示出按照本发明的一实施例、用于控制转换器的方法的流程图。
图3示出按照本发明的一实施例的方案树。
大体上，附图中，相同部件提供有相同参考标号。
具体实施方式
图1示出转换器系统10，其中包括转换器12、电气负载14和控制器16。
转换器12包括三个半桥18a、18b、18c，其适合于通过将相应相20a、20b、20c连接到电位+V、负电位-V或中性点电位NP(其例如可由DC环节来提供)，在负载14的相应相20a、20b、20c生成三级输出电压。为了将相应相20a、20b、20c连接到电位+V、-V或NP，各半桥包括可控半导体开关22a、22b、22c。功率半导体开关22a、22b、22c可包括晶闸管、IGCT和/或IGBT。
按照本发明的一实施例，转换器12可包括用于将DC输入电压切换到AC输出电压中的至少一个半桥18a、18b、18c。
按照本发明的一实施例，转换器系统12可包括至少一相，例如三相20a、20b、20c。
电气负载14可包括电动机14、例如中压驱动器14或者电力网14，其可由转换器12来供电。
适合于确定转换器系统10的测量值并且用于起动开关22a、22b、22c的转换器12的控制器16可包括通信(和/或测量)单元24、多核处理器26和共同共享主存储器28。通信单元24和多核处理器26可对主存储器28读取和写入数据。
通信单元24可从转换器12和/或负载14接收测量值，并且可将这些值写入主存储器28中。此外，通信单元24可从主存储器28读取下一个切换状态，并且可起动(即，控制)开关22a、22b、22c，使得它们切换到这种切换状态。
多核处理器26可从主存储器28来读取测量值和实际切换状态，并且可从这些数据来确定下一个切换状态，如下面将详细说明。
多核处理器26具有至少两个处理器核30a、30b、30c、30d，例如4、8或16个处理器核。可同样地设计处理器核30a、30b、30c、30d。处理器核30a、30b、30c、30d的每个可适合对主存储器28读取和写入数据。例如，核之间的通信可经由主存储器28来执行。
各处理器核30a、30b、30c、30d可包括高速缓冲存储器32a、32b、32c、32d，其可比主存储器28要小许多、例如64 kB。
处理器核30a、30b、30c、30d和/或其相应高速缓存32a、32b、32c、32d可位于一个芯片上。但是，其它配置也是可能的，例如一个主板上各具有一个核的4个单独处理器。
GMPDTC方法
图2示出GMPDTC方法的流程图。
GMPDTC利用：电气状态(例如转矩、通量和/或中性点电位)的输出值无需尽可能保持为接近其参考，而是只是保持在可通过特定界限来限制的特定范围之内。在每一个取样时刻，控制算法通过数学预测模型来检查前一计算电气状态是否能够再次应用而无需驱动其范围外部的输出值中的一个(或多个)。如果情况不是这样，则该算法通过解决MPC问题(其使用负载14的离散时间模型、根据转换器开关22a、22b、22c来预测电气状态的演进)，来确定下一个控制移动。
要取得长预测时域(与切换时域加以区分)，引入控制策略，其将预测时域划分为其中允许切换的期间以及其中将开关冻结到预测输出之一将违反其范围的期间。切换步骤S和移动阻塞步骤(又称作扩展步骤)E的切换序列(其将针对图3来更详细地说明)可以是算法的参数，并且可用来代替固定预测时域，即，预测时域的长度因扩展步骤的可变长度而改变。
针对图2，在步骤100，通信单元24确定转换器系统10的实际电状态xk。
实际电状态xk可包括电气负载14中和/或转换器12与其连接的DC环节中的测量电流和/或电压。实际电状态xk还可包括输出值，例如负载14的转矩和/或通量和/或转换器10的中性点电位。
实际电状态xk可写到主存储器28。
此外，可确定转换器12的实际切换状态u k-1 。通常，转换器12的实际切换状态可包括开关22a、22b、22c的实际切换状态。实际切换状态u k-1 可以是由通信单元24应用于转换器12的最后一个切换状态。
一般来说，转换器12的切换状态u可包括转换器12的开关22a、22b、22c的切换状态(例如开关是接通还是断开)，或者更一般地包括半桥18a、18b、18c的状态(例如，半桥是将相连接到可表示为+1、0、-1的+V、NP还是-V)。
按照本发明的一实施例，在处理器16中接收电气转换器12的实际切换状态u k-1 。
在步骤102，生成方案树50(参见图3)。
根节点52可包括转换器12的实际电状态xk和/或实际切换状态u k-1 。
方案树50的其它节点可通过将控制策略应用于根节点52来生成。控制策略可通过与切换和扩展动作对应的符号S和E的序列来表示。图3示范地示出控制策略SSESE的切换方案树50。通过迭代地将节点附连到已经通过控制策略的符号所生成的所有中间叶节点，来生成方案树50。
对于切换动作S，可跟随父节点(例如52)的切换状态的每种可能切换状态的切换节点(例如54)附连到每一个中间叶节点。可能切换状态可以是全部不同的切换状态，例如三相三级逆变器的9种不同切换状态。一般来说，3级3相逆变器具有27个不同开关配置。取决于前一切换状态，可行新开关配置的数量可以较低，例如8或12。
对于扩展动作E，扩展节点(例如56)附连到每一个中间叶节点。
这样，生成切换序列U的方案树50。各切换序列经由从根节点52到叶节点58的路径的节点来定义。切换序列可通过向量U = [u k-1 , u k , ... , u (k+N-1) ](其中N是切换序列U的切换时域)并且通过特定切换状态之间所定义的扩展时间来定义。
因此，采用三相三级转换器12的控制策略SSESE所生成的方案树50可定义至少27个不同切换序列U。不同切换序列的数量可等于叶节点的数量，并且通常可比27要高许多。如果仅考虑这些序列的第一元素，则对3级3相转换器存在27种可能性。
按照本发明的一实施例，电气转换器12的可能将来切换状态的方案树50可基于实际切换状态u k-1 来确定。
按照本发明的一实施例，方案树50可定义多个可能将来切换序列。
按照本发明的一实施例，切换序列U可通过从方案树50的根节点52到方案树50的叶节点58的路径来定义。
在步骤104，切换序列U采用成本或权重w来加权。在这个步骤期间，控制算法遍历方案树50，并且计算树50的各节点的权重w。切换序列U的权重w可以是其关联叶节点58的权重。
节点的权重w可基于可在从父节点的切换状态到节点的下一个切换状态进行切换时对各切换过渡来计算的切换成本。对于切换成本的计算，可使用系统10的数学模型。
按照本发明的一实施例，可通过评估方案树50的节点60，针对控制目标、对切换序列计算权重w，例如以便使切换损耗为最小。不同权重和/或成本可对不同控制目标进行编码。虽然切换损耗的降低可以是GMPDTC中的主要优化目标，但是不同转换器应用可具有不同控制目标，例如将电气状态保持为尽可能接近预期参考值(例如，跟踪参考转矩)。
按照本发明的一实施例，可通过计算与节点60关联的切换过渡的切换损耗、即当从父节点的切换状态到节点本身的切换状态进行切换时发生的切换过渡，来确定节点60的权重w。权重w还可基于系统的状态xk、例如电压或电流来计算。
按照本发明的一实施例，切换序列U的权重可基于节点60的权重和节点的父节点54的权重来计算。
此外，在步骤104期间，对于各切换序列U，系统10的电气状态xk在将来外推。在遍历方案树40时，控制算法可从其父节点的电气状态来计算节点的电气状态。
对于S节点，计算切换成本，并且电气状态在将来外推一个取样实例。
对于E节点，电气状态在将来外推，直到违反对外推状态的界限。
按照本发明的一实施例，方案树50包括切换节点S和/或扩展节点E。
按照本发明的一实施例，评估切换节点S包括基于切换节点所定义的切换过渡的切换损耗来计算切换节点的权重。
按照本发明的一实施例，评估扩展节点E包括通过外推转换器12的电气状态，直到电气状态留下预定义间隔，来计算扩展节点的扩展时间。
切换序列U连同其外推电气状态xk一起可被看作是转换器系统10的将来方案。这样，每一个叶节点58与方案关联。各方案具有权重w，从而在执行方案时进行与转换器12的损耗有关的预测。
最后，树50的第一个叶节点58可根据切换序列U期间发生的切换过渡和范围违反的数量来与特定权重w(或成本)关联。
在步骤106，从具有最低(或最佳)权重w的切换序列U，跟随根节点的切换状态u k-1 的切换状态uk选择为转换器12的下一个切换状态u k ，并且写入存储器28中。该算法可选择与具有最小成本的叶节点58关联的控制律，并且按照移动时域策略、仅将第一控制移动u k 应用到逆变器。
按照本发明的一实施例，要应用于电气转换器12的下一个切换状态u k 可从具有最佳权重的切换序列来确定。
在步骤108，通信单元24从存储器28来读取下一个切换状态u k ，并且控制转换器12的开关22a、22b、22c，使得转换器12切换到这种切换状态。
步骤100至108可在转换器12的各切换循环中执行。
必须注意，GMPDTC可按照不同方式执行。例如，步骤104和106可以是步骤102的一部分。
一般来说，GMPDTC应用特殊移动阻塞策略，以便以较低数量的切换方案来取得长预测时域。对于计算时间极受限制的应用(例如在DTC中)，这是有利的，因为在标准MPC问题公式化中，要考虑的切换序列U的数量随预测时域而指数地增长，并且因此将该方法限制到极短时域。
下面给出可如何在多个处理器核30a、30b、30c、30d上运行GMPDTC算法的实施例。
按照本发明的一实施例，节点60的评估由至少两个处理器核30a、30b、30c、30d来执行。
GMPDTC可被看作是树遍历问题，其中方案树50的各节点60(注意，参考标号60用于一般树节点)必须正好访问一次。依次实现可已经具有与数据布局和代码组织极大相关的执行时间。对于并行实现，这些效果可预计得到扩大。例如，访问节点的顺序(例如深度优先或宽度优先)可直到重要作用。有效并行化策略可极大地取决于计算单个节点60所需的时间、用于在处理器核30a、30b、30c、30d之间传递相干节点数据所花费的时间和/或处理器核30a、30b、30c、30d的数量。GMPDTC的有效并行化可必须不仅考虑对节点评估和核间通信所花费的时间，而且还可必须采用有效数据结构，并且考虑架构相关特性、例如存储器高速缓存大小32a、32b、32c、32d。
例如，如果通信与评估节点60相比是高费用的，则解决方案可以是将树50分为若干子树62，其然后在不同处理器核30a、30b、30c、30d上并行地计算。
在方案树50的全面分析中，GMPDTC可削减与会引起具有增加范围违反的输出的切换序列U对应的树分支。在削减之后没有留下可行切换方案的情况下，该算法可将不可行退出（infeasible-exit）策略用于选择下一个切换命令，以保证故障安全操作。
集中节点池管理
并行执行的第一示例可以是步骤102至106期间的集中节点池管理。
如果核30a、30b、30c、30d之间的核间通信与计算节点60所需的时间相比是较低费用的，则可使用待决树节点60的集中池，其然后由主过程分配给各种核。
具体来说，在步骤102，例如由处理器核30a来运行的主过程生成树50、具体来说是树50的树节点60。树节点60可存储在主存储器28的集中节点池中。
按照本发明的一实施例，必须评估的方案树50的节点60的中央节点池（central node pool）可例如在主存储器中生成。
在步骤104，主过程将待决树节点600分配给从过程，其例如可在其它处理器核30b、30c、30d中运行。
按照本发明的一实施例，将中央节点池的节点60分配给处理器核30a、30b、30c、30d。
从过程然后对所接收的待决树节点60执行必要操作，并且将结果返回到主过程，其可保持全局知识。
按照本发明的一实施例，分配给处理器核的节点60在处理器核来评估。
可使用用于从池中选择下一个待决节点的宽度优先方式。这会是有利的，因为它快速产生大量节点，从而防止对处理器核的供应不足。但是，集中节点池所需的存储可比深度优先策略明显要高。
在步骤106，主过程选择具有最低权重的切换序列。
分布节点池管理
并行执行的第二示例可以是步骤102至106期间的分布节点池管理。
如果核30a、30b、30c、30d之间的核间通信与节点评估相比是高费用的，则可使用分布节点池管理。
具体来说，在步骤102，例如由处理器核30a来运行的主过程仅生成方案树50的(一个或多个)级。将这个不完全方案树的各分支分配给并行过程，其例如可在处理器核30a、30b、30c、20d中运行。
在步骤104，每一个从过程对于它存储在其自己的本地节点池中、例如其本地存储器高速缓存32a、32b、32c、32d中的待决树节点60的子集进行工作。
按照本发明的一实施例，方案树50的节点60的至少两个本地节点池采用至少两个处理器核30a、30b、30c、30d来生成。
按照本发明的一实施例，本地节点池的节点60采用已经生成相应本地节点池的处理器核来评估。
要避免不均匀工作负荷，可使用负荷平衡策略，其接管待决节点60的再分配，并且更新全局变量(例如当前节点的值)。负荷平衡可由主过程来执行。
在步骤106，主过程选择具有最低权重的切换序列。
虽然分布节点池策略可需要比集中方式要少的通信，但是对于要求微秒范围中的循环时间的应用，甚至适度核间通信也能够使总体性能显著退化。
分为子树
并行执行的第三示例可在步骤102至106期间分为子树或者子路径。将全局方案树50分为子树62(其然后被指配给用于并行计算的核)可被认为是上述分布节点池管理的特殊变体。
在步骤102，方案树50被生成，并且分为子树62。
例如，例如由处理器核30a来运行的主过程在主存储器28中生成树50，并且按照一般规则将它分为子树62。但是，主过程在主存储器28中生成满树不是必要的，因为从过程可即时生成其单独子树(在其本地高速缓冲存储器32a、32b、32c、32d中)。
例如，在第一级的节点54来分割全局方案树50。即，子树62具有根节点54，其是全局方案树50的第一级节点。子树62然后分配给处理器核30a、30b、30c、30d。例如，每个子树62存储在相应本地高速缓冲存储器32a、32b、32c、32d中。
但是，有可能的是，可在处理器核30a、30b、30c、30d中运行的并行过程例如在读取输入xk和u k-1 之后、在其本地高速缓冲存储器32a、32b、32c、32d中生成树50。还有可能的是，并行过程可以仅生成它们感兴趣的小子树，即，满树50的一部分。
此后，并行过程可分割方案树50本身。在这种情况下，可以不需要主过程。
取决于控制器16所提供的处理器核的数量，可在不同级分割方案树50，以便得到充分多的子树62，以将所有处理器核30a、30b、30c、30d保持为忙。
如果只有几个处理器核是可用的，并且核间通信应当保持在最小等级，则可使用分为(实际)子树62的方式。
按照本发明的一实施例，方案树50分为子树62，并且将子树62分配给至少两个处理器核30a、30b、30c、30d。
按照本发明的一实施例，第一子树62的切换序列的权重采用第一处理器核30a来计算，以及第二子树62的切换序列的权重采用第二处理器核30b来计算。
在控制器16提供与方案树50中存在的叶节点58同样多的处理器核的情况下，第一个处理器核30a、30b、30c、30d可需要仅计算一种方案。单独路径(切换序列)由处理器核30a、30b、30c、30d来计算，从而接受在树上级所执行的计算的冗余度。这种策略的一个有效实现可要求方案结果的快速聚合。例如，特定处理器核可运行主过程，其为一组处理器核确定具有最低权重的方案。该方式可特别适合于在GPU架构(其专用于对多个数据运行相同指令)上的执行。
按照本发明的一实施例，方案树50分为单切换序列U，并且将切换序列U分配给多个处理器核30a、30b、30c、30d。
按照本发明的一实施例，切换序列U的权重采用向其分配切换序列U的处理器核来计算。
全局方案树50被分为的子树62的数量可以是设计参数，可根据可用处理器核30a、30b、30c、30d的数量来选择。解决方案可以是将第一级的全局方案树50划分为子帧62，其根节点54是全局树50的第一级节点54。
由于转换器12的硬件(具体来说是开关22a、22b、22c)所施加的切换限制，子树62可具有不同大小。因此，全面分析特定子树62所花费的时间也可不同。
对于各实际切换状态u k-1 ，查找表70可存储在控制器16中，其对特定控制策略(例如SSESE)已经预先计算。
各查找表70可包括特定切换状态u k-1 的方案树50。查找表70可存储在全局存储器28中或者各高速缓冲存储器32a、32b、32c、32d中。
此外，查找表70可包括全局方案树50应当被分为哪些子树62的信息和/或相应子树62的估计处理时间(参见图3)。
例如，在图3的方案树50的情况下，查找表70可包括子树62，并且以下(假定)表包括处理子树62所需的估计时间：
子树： 时间：
1,3,4 3
2,5 5
从这些执行时间，可得出哪些处理器核30a、30b、30c、30d应当按照哪一种顺序来处理哪一个子树62的调度策略。
调度策略也可存储在查找表70中。特定切换循环的调度策略然后可根据先前应用的切换状态u k-1 来选择。查找表70可存储哪些处理器核30a、30b、30c、30d可处理哪些子树62，和/或可存储由处理器核30a、30b、30c、30d处理子树62的顺序。
下面示出采用两个处理器核30a和30b、使用控制器16的LPT规则对子树的所产生分配：
CPU核： 子树：
1 2, 1, 4
2 5, 3
注意，由于在这个示例中，分割在方案树50的第二级来执行，所以所产生时间表可涉及第一级的节点52、54的冗余计算。
总之，调度策略可预先计算并且存储在控制器16中。但是，如果控制算法能够在运行时提供与方案树50结构有关的附加信息，则基于试探的在线调度、例如LPT(参见下文)可用于调度。要满足实时要求，试探应当具有低计算需求。如果使用计算低费用调度试探，则时间表可在每一个切换循环中计算和更新，以考虑来自控制算法的附加信息，其可只是在线可用的。
按照本发明的一实施例，通过从预先计算表70加载方案树50的至少部分，来确定方案树50。
按照本发明的一实施例，分为方案树50的子树62在表70中预先定义。
按照本发明的一实施例，方案树50的子树62的计算/处理时间在表70中预先定义。子树的计算和/或处理时间不是严格地需要存储在表中。可以仅要求预先计算对处理器核分配子树。
按照本发明的一实施例，向处理器核30a、30b、30c、30d分配子树62在表70中预先定义。
在步骤104，处理器核32a、32b、32c、32d计算与子树62关联的方案。各切换序列/方案的所产生权重w可存储在本地高速缓冲存储器32a、32b、32c、32d中。
在步骤106，确定具有最低权重的方案。
例如，所有并行过程至少将下一个可能切换状态u k 及其权重w写到主存储器28。此后，主过程确定具有最低权重w的切换状态。
还有可能的是，各处理器核30a、30b、30c、30d选择其本地最低权重w，并且将这个本地权重w和至少对应下一个可能切换状态u k 写到主存储器28。此后，主过程从本地最低权重来确定全局最低权重。
必须注意，为了加速处理，主过程和并行/从过程的代码可存储在运行相应过程的处理器核30a、30b、30c、30d的高速缓冲存储器32a、32b、32c、32d中。
调度策略
下面说明可在线使用或者用于计算查找表70的可能调度策略。
最佳地将单独子树全面分析问题分配给可用处理器核30a、30b、30c、30d的问题可化为最大完工时间最小化问题，即，调度理论中的问题：给定m个机器(核30a、30b、30c、30d)以及具有已知处理时间p1、…、pn的n个任务(子树62)，最大完工时间最小化问题是查找在最小时间完成该批任务的调度策略。
在关于任务的处理必须不被中断并且各任务可在任何机器上处理的假设下，最小最大完工时间已知为已经对于m=2个机器是NP难题。最佳时间表通过下列整数线性问题(ILP)的解来给出：
。
取得最大完工时间最小化问题的相当好的近似解的试探是最长处理时间优先(LPT)规则。在时间表的开始，LPT规则将最长的m个任务指配给m个机器。在机器已经完成某个任务之后，将向其指配来自其余任务的具有最长处理时间的任务。
最佳时间表(或者至少良好时间表)可通过求解上述IPL(或LPT)来计算：
由转换器切换限制所施加的各方案树50的结构是已知的。
涉及各节点60的计算的上限可先验地估计，因为在步骤104期间使用的系统10的数学模型和/或用于评估步骤104的对应算法是已知的。因此，计算的上限(或者待运行指令的数量)可以是已知的。在简单情况下，固定值可用于S节点和E节点。
然后可对最坏情况来估计子树62的处理时间。这可允许应用来自调度理论的现有结果，以便有效的并行化MPDTC：可通过求解关联ILP、通过使用LPT规则或类似规则作为调度试探，最佳地分配子树62的处理。模拟结果表明，对于合理控制时域的GMPDTC，LPT规则可传递接近最佳时间表。
虽然在附图和以上描述中详细说明和描述了本发明，但是这种说明和描述被认为是说明性或示范性而不是限制性的；本发明并不局限于所公开的实施例。通过研究附图、本公开和所附权利要求书，对所公开的实施例的其它变更是本领域的技术人员可以理解和实施的，并且实施要求保护的本发明。在权利要求书中，词语“包括”并不排除其它元件或步骤，以及不定冠词“一”、“一个”并不排除多个。单个处理器或控制器或者其它单元可完成权利要求书中所述的若干项的功能。在互不相同的从属权利要求中陈述某些量度的事实并不表示这些量度的组合不能用于产生良好效果。权利要求书中的任何参考标号不应当理解为限制范围。

Claims (15)

1. 一种用于控制电气转换器(12)的方法，所述方法包括下列步骤：
接收所述电气转换器(12)的实际切换状态(u k-1 )；
基于所述实际切换状态(u k-1 )来确定所述电气转换器(12)的可能将来切换状态的方案树(50)，所述方案树(50)定义多个可能将来切换序列，切换序列(U)通过从所述方案树(50)的根节点(52)到所述方案树(50)的叶节点(58)的路径来定义；
通过评估所述方案树(50)的节点(60)，相对所述电气转换器(12)的控制目标来计算切换序列的权重(w)；
从具有最佳权重的切换序列来确定要应用于所述电气转换器(12)的下一个切换状态(u k )；
其中所述节点(60)的所述评估由至少两个处理器核(30a，30b，30c，30d)来执行。
2. 如权利要求1所述的方法，还包括下列步骤：
将所述方案树(50)分为子树(62)；
将所述子树(62)分配给至少两个处理器核(30a，30b，30c，30d)。
3. 如权利要求2所述的方法，还包括下列步骤：
采用第一处理器核来计算第一子树的切换序列的权重；
采用第二处理器核来计算第二子树的切换序列的权重。
4. 如以上权利要求中的一项所述的方法，还包括下列步骤：
将所述方案树(50)分为切换序列(U)；
将所述切换序列(U)分配给多个处理器核(30a，30b，30c，30d)；
采用向其分配了所述切换序列的处理器核来计算切换序列的权重。
5. 如以上权利要求中的一项所述的方法，还包括下列步骤：
通过计算与节点(60)关联的切换过渡的切换损耗，来确定所述节点(60)的权重(w)；
基于所述节点(60)的所述权重和所述节点的父节点(54)的权重来计算切换序列(U)的权重。
6. 如以上权利要求中的一项所述的方法，还包括下列步骤：
生成必须评估的所述方案树(50)的节点(60)的中央节点池；
向处理器核(30a，30b，30c，30d)分配所述中央节点池的节点(60)；
在所述处理器核来计算所述节点(60)。
7. 如以上权利要求中的一项所述的方法，还包括下列步骤：
采用至少两个处理器核(30a，30b，30c，30d)来生成所述方案树(50)的节点(60)的至少两个本地节点池；
采用已经生成所述本地节点池的处理器核来评估本地节点池的节点。
8. 如以上权利要求中的一项所述的方法，还包括下列步骤：
通过从预先计算表(70)加载所述方案树(50)的至少部分，来确定所述方案树(50)。
9. 如权利要求8所述的方法，
其中，分为所述方案树(50)的子树(62)在所述表(70)中预先定义；和/或
所述方案树(50)的子树(62)的计算时间在所述表(70)中预先定义；和/或
向处理器核(30a，30b，30c，30d)分配子树(62)在所述表(70)中预先定义。
10. 如以上权利要求中的一项所述的方法，
其中，所述方案树(50)包括切换节点(S)；
评估切换节点(S)包括基于切换节点所定义的切换过渡的切换损耗来计算所述切换节点的权重。
11. 如以上权利要求中的一项所述的方法，
其中，所述方案树(50)包括扩展节点(E)；
评估扩展节点(E)包括通过外推所述转换器的电气状态直到所述电气状态留下预定义间隔，来计算扩展节点的扩展时间。
12. 一种用于控制转换器(12)的计算机程序，其在由至少两个处理器核(30a，30b，30c，30d)所运行时适合执行权利要求1至11中的一项所述的方法的步骤。
13. 一种计算机可读介质，其中存储了如权利要求12所述的计算机程序。
14. 一种用于电气转换器(12)的控制器，包括
包括至少两个处理器核(30a，30b，30c，30d)的多核处理器(26)；
其中所述多核处理器(26)适合于运行权利要求1至11中的一项所述的方法。
15. 一种转换器系统(10)，包括：
用于生成可变AC输出电流的转换器(12)；
如权利要求14所述的用于切换所述转换器(12)的半导体开关(22a，22b，22c)的控制器(16)。
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