CN110855155A - 一种基于模型预测控制的屏栅电源控制方法 - Google Patents

一种基于模型预测控制的屏栅电源控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110855155A
CN110855155A CN201911229617.XA CN201911229617A CN110855155A CN 110855155 A CN110855155 A CN 110855155A CN 201911229617 A CN201911229617 A CN 201911229617A CN 110855155 A CN110855155 A CN 110855155A
Authority
CN
China
Prior art keywords
transformer
bridge
power supply
screen grid
grid power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201911229617.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN110855155B (zh
Inventor
董海鹰
安昌祖
高波
张保平
陈昶文
武桐
张�浩
张凯
陈龙
邢威威
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lanzhou Jiaotong University
Lanzhou Institute of Physics of Chinese Academy of Space Technology
Original Assignee
Lanzhou Jiaotong University
Lanzhou Institute of Physics of Chinese Academy of Space Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou Institute of Physics of Chinese Academy of Space Technology filed Critical Lanzhou Jiaotong University
Priority to CN201911229617.XA priority Critical patent/CN110855155B/zh
Publication of CN110855155A publication Critical patent/CN110855155A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110855155B publication Critical patent/CN110855155B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/493—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode the static converters being arranged for operation in parallel
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本发明一种基于模型预测控制的屏栅电源控制方法，包括为屏栅电源建立双全桥拓扑结构；对建立的拓扑结构进行小信号建模，得到屏栅电源拓扑结构的小信号模型；利用模型预测双闭环控制方法对得到的屏栅电源拓扑结构的小信号模型进行控制。满足屏栅电源宽范围电压输入条件下宽范围电压输出，模型预测双闭环控制可提高系统的响应速度、稳定性、抗干扰能力。

Description

一种基于模型预测控制的屏栅电源控制方法
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，具体地涉及一种基于模型预测控制的屏栅电源控制方法。
背景技术
相比于传统化学推进，离子推力器的高比冲、长寿命等特点可以很大程度上减少推进工质质量、延长工作寿命、增加有效负荷，因此，研制高功率、长寿命、高比冲的推力器应用于大功率通信卫星以满足空间技术发展需求，而屏栅电源作为离子推力器电源处理单元(Power Processing Unit,PPU)的核心部件更需要在功率密度、效率、功率等级等方面有所提高。
目前，国际上根据应用环境的不同，对屏栅电源的改进主要在拓扑和控制方法上，阿斯特里姆(Astrium)公司离子推力器MULTI-RANGE屏栅电源的拓扑由两组变换器组成，主变换器采取谐振式DC/DC拓扑能够提供80％-90％的输出电压，次变换器使用推挽式电路传输剩余电压，整体效率由主变换器决定，仅很少功率由次变换器提供，此变换器可有效提高运行效率；“深空一号”离子推力器屏栅电源采用非谐振全桥拓扑结构，优势在于利用变压器漏感与电容充放电减小串联电感，可有效解决宽动态范围和高功率问题；NASANEXT离子推力器屏栅电源采用移相/脉宽混合控制双全桥拓扑，原边由两个全桥电路并联组成，副边由二极管整流，可提高功率密度；国内研发的LIPS-200离子推力器屏栅电源由两组全桥硬开关DC/DC变换器串联组成，在LIPS-200离子推力器屏栅电源全桥拓扑的基础上加入软开关形成下一代LIPS-300离子推力器，在效率方面与国外先进水平基本一致。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种基于模型预测控制的屏栅电源控制方法。
(二)技术方案
为解决上述问题，本发明提出一种基于模型预测控制的屏栅电源控制方法，包括如下步骤：
步骤a:为屏栅电源建立双全桥拓扑结构；
步骤b:对步骤a建立的拓扑结构进行小信号建模，得到屏栅电源拓扑结构的小信号模型；
步骤c:利用模型预测双闭环控制方法对步骤b得到的屏栅电源拓扑结构的小信号模型进行控制。
进一步的，双全桥拓扑结构具体包括：第一逆变全桥电路、第二逆变全桥电路、第一变压器、第二变压器和三桥臂的整流桥电路，其中，第一逆变全桥电路和第二逆变全桥电路并联，第一变压器的一次侧与第一逆变全桥电路连接，第二变压器的一次侧与第二逆变全桥电路连接，第一变压器的二次侧以及第二变压器的二次侧均与三桥臂整流桥连接。
进一步的，当第一变压器一次侧及第二变压器一次侧采用移相控制方式，三桥臂整流桥将第一变压器的二次侧以及第二变压器的二次侧串联；
当第一变压器一次侧及第二变压器一次侧采用PWM控制方式，三桥臂整流桥将第一变压器的二次侧以及第二变压器的二次侧并联。
进一步的，步骤c中模型预测双闭环控制方法具体为电流内环采用PID控制器控制；电压外环采用模型预测控制器控制。
进一步的，步骤c具体包括：
根据步骤b建立的小信号模型，确定电流内环控制器，将电流内环作为模型预测的对象，电流内环的传递函数为：
Figure BDA0002303177010000031
建立预测模型，包括将式(1)离散化后化为差分方程的形式：
y(k+1)＝Δuq(k)+(1+b1)y(k)-(b2+b1)y(k-1)+(b3+b2)y(k-2)-b3y(k-3) (2)
其中，令
误差反馈校正，包括：在k时刻把控制量u(k)作用于对象，即在对象的控制量上加一个幅值为Δuq(k)的阶跃，根据式(2)预测模型得出未来时刻的预测输出值y(k+1)；在求解k时刻最优控制量时，先将k+1时刻的实际输出y(k+1)与k+1时刻的模型预测输出相减构成输出误差：
Figure BDA0002303177010000034
用误差反馈修正预测输出：
Figure BDA0002303177010000035
其矢量形式为：
其中，
Figure BDA0002303177010000037
式中，
Figure BDA0002303177010000038
是误差加权矩阵；
滚动优化，包括：k+1时刻的优化问题表述为，从该时刻起的M个控制量的增量Δuq(k)，┅，Δuq(k+M-1)，使被控对象在未来P个时刻的输出镇定，其中P＞M；在优化性能指标中加入约束关系得到如下性能指标表达式：
Figure BDA0002303177010000041
其中，Q(i)、R(i)分别表示对跟随误差和控制量变化的抑制强度，yref(k+1+i)表示k+1+i时刻的电压给定值，yc(k+1+i)表示k+1+i时刻的电压预测值，
Figure BDA0002303177010000042
表示k+i时刻的控制增量；式(6)改写为：
Figure BDA0002303177010000043
其中，
Figure BDA0002303177010000045
对目标函数求最优解得到最优控制输出Δuq(k)，取最优解的第一步作用于被控对象：
Figure BDA0002303177010000046
Δuq(k)＝cTΔUq(k) (9)
其中，cT＝[1 0 … 0]
(三)有益效果
本发明基于模型预测控制的屏栅电源控制方法，在原有移相全桥拓扑的基础上提出新型双全桥拓扑，利用双全桥中的功率变压器副边串并联运行实现输出电压宽范围调节，采用基于模型预测控制的双闭环控制方式，实现了宽范围输入电压条件下宽范围稳定输出电压。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明具体实施方式所述的屏栅电源的双全桥拓扑结构图；
图2为本发明具体实施方式所述的工作模态a下的屏栅电源输入电路和输出电路；
图3为本发明具体实施方式所述的工作模态b下的屏栅电源输入电路和输出电路简化图；
图4为本发明具体实施方式所述的工作模态c下的屏栅电源输入电路和输出电路简化图；
图5为本发明具体实施方式所述的工作模态d下的屏栅电源输入电路和输出电路简化图；
图6为本发明具体实施方式所述的工作模态e下的屏栅电源输入电路和输出电路简化图；
图7为本发明具体实施方式所述的输出并联PWM模式下控制结构图；
图8为本发明具体实时方式所述的输出串联移相模式控制结构图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
一种基于模型预测控制的屏栅电源控制方法，包括如下步骤：
步骤a:为屏栅电源建立双全桥拓扑结构；
步骤b:对步骤a建立的拓扑结构进行小信号建模，得到屏栅电源拓扑结构的小信号模型；
步骤c:利用模型预测双闭环控制方法对步骤b得到的屏栅电源拓扑结构的小信号模型进行控制。
新型双全桥拓扑是在传统双全桥拓扑的基础上提出，由两个逆变全桥、两个变压器、一个三桥臂的整流桥组成，其中，两变压器一次侧由两个逆变全桥电路并联构成，两变压器二次侧与三桥臂整流桥连接，当电源工作于重载工况要求输出高电压，此时，三桥臂整流桥将两变压器二次侧串联满足高电压输出要求，同时输出电流较大能满足软开关需求则变压器一次侧采用移相控制方式实现软开关，电源工作于轻载工况要求输出低电压，此时，三桥臂整流桥将两变压器二次侧并联实现分流减小流过每个变压器的电流，同时变压器一次侧采用PWM控制方式以减少占空比丢失。
逆变侧由两个全桥逆变电路并联组成，其目的在减小流过每个逆变桥的电流，进而降低各开关管上的功率损耗。整流侧是一个三桥臂整流桥，当屏栅电源工作在高电压工况时，两变压器二次侧通过三桥臂整流桥串联，由此可以减小变压器的容量，当屏栅电源工作在低压工况时，两变压器二次侧通过三桥臂整流桥并联，由此可减小流过每个变压器的电流。
电流内环采用经典PID控制方法，电压外环采用模型预测控制方法，电流内环主要作用是限制电流以防超过设定上线值，并且能快速跟踪给定电流，电压外环的主要作用是快速跟踪给定电压，提高系统的抗干扰能力。
模型预测双闭环控制是针对新型双全桥拓扑设计的，内环采用经典PID控制器，以满足电流快速跟踪给定值并且限定电流幅值，电压外环采用模型预测控制器，满足屏栅电源恒压的工作要求，并且提高了系统的动态性能、稳态性能和抗干扰能力。
1、新型双全桥拓扑工作模态分析：
屏栅电源新型双全桥拓扑如图1所示，A1、A2、A3、A4变压器1组成一个全桥称为A桥，B1、B2、B3、B4变压器2组成一个全桥称为B桥，A桥和B桥通过副边两个整流桥整流输出，因为副边两个整流桥的相邻桥臂作用相同，所以可将拓扑简化为图1所示的三组桥臂组成整流桥。此拓扑的特点是实现两变压器副边串联和并联两种运行模式，移相控制时两变压器副边处于串联模式，PWM控制时两变压器副边处于并联模式，采用输入并联输出串联和并联的结构能有效降低MOSFET的电流应力和变压器的容量，最大限度满足离子推力器可变推力条件下屏栅电源电压宽范围输出的要求。
为了便于分析假设开关管均为理想原件，两个变压器具有相同的匝数比。模态a：如图2所示A1，A4和B1，B4导通，输入电源开始传输到两个变压器副边，变压器原边电流Ip1、Ip2开始线性增加，二极管D0.1、D1.1、D1.2和D2.2导通并参与功率变换，直到D1.1、D1.2阴极电压高于阳极电压使得D1.1、D1.2反向截止。
模态b：电路工作时模态a持续很短时间便进入模态b，如图3所示A1，A4和B1，B4依然导通，此时D1.1、D1.2已关断D0.1、D2.2依然导通将副边线圈串联起来，变压器原边电流持续增加，进入真正的串联模式，此时输出电压Vo为两个变压器输出电压之和。
模态c:如图4所示A1，A4关断B1，B4仍然导通，变压器T1原边电流开始通过由变压器的原边漏感L1k和开关管寄生电容Coss组成谐振回路下降，变压器T2仍然参与功率变换，因为T2副边电压保持不变T1副边电压不断减小，导致二极管D0.1、D1.2反向截止D1.1、D2.2仍然导通，此时处于串联到并联的过度状态。
模态d：如图5所示B1，B4和A2，A3导通，当B1，B4导通时变压器T2原边左正右负A2，A3导通时变压器T1原边左负右正，因此流过两个变压器原边电流方向相反，对应变压器副边线圈处于并联状态，此时流过D1.1的电流是D0.2、D2.2的二倍，输出电压等于单个变压器输出电压。
模态e：如图6所示A2，A3依然导通B1，B4关断，此时变压器T2与模态c时刻的T1一样电流通过谐振回路下降，变压器T1参与功率变换，因为T1副边电压保持不变T2副边电压不断减小导致二极管D2.2关断D1.1、D0.2导通，进入下一时刻重复a到d的过程，但电流方向相反。通过对模态a到模态d的分析，在不同移项角度下输出电压Vo从
Figure BDA0002303177010000081
到
Figure BDA0002303177010000082
假设二极管的导通压降为零，则输出电压最大值是最小值的2倍。
2、模型预测双闭环控制分析
图7为输出并联PWM模式下控制结构图，电流内环采用PID控制电压外环采用模型预测控制，电压外环模型预测控制器的输出作为电流内环PID控制器的给定，电流控制器输出PWM控制信号作用于传递函数，传递函数输出电流叠加后流经负载，电流反馈采集叠加后的总电流，电压反馈采集负载两端的电压。图8为输出串联移相模式控制结构图，和输出并联一样电流内环采用PID控制器电压外环采用模型预测控制器，电流控制器输出移相控制信号给传递函数，传递函数输出电流经过负载电阻得到输出电压，串联模式下输出电压叠加，因为是串联模式电流反馈值取一路即可。
采用小信号建模的方法建立新型双全桥拓扑的数学模型，根据建立的输出电流与占空比的数学模型设计电流内环控制器，将电流内环作为模型预测控制的对象，则电流内环传递函数为：
Figure BDA0002303177010000091
此公式为内环整体的传递函数，将作为外环的控制对象，其中Gic和Gid分别是内环控制器的传递函数和电流与占空比的传递函数。
(1)预测模型
将式(1)离散化后化为差分方程的形式。
y(k+1)＝Δuq(k)+(1+b1)y(k)-(b2+b1)y(k-1)+(b3+b2)y(k-2)-b3y(k-3) (2)
其中，令
Figure BDA0002303177010000092
(2)误差反馈校正
在k时刻把控制量u(k)作用于对象，即在对象的控制量上加了一个幅值为Δuq(k)的阶跃，根据式(2)预测模型得出未来时刻的预测输出值y(k+1)。然而，在实际电路中会存在模型失配或外界干扰等问题，导致预测值有可能偏离实际值，因此在求解k时刻最优控制量时，先将k+1时刻的实际输出y(k+1)与k+1时刻的模型预测输出
Figure BDA0002303177010000101
相减构成输出误差：
用误差反馈修正预测输出：
Figure BDA0002303177010000103
其矢量形式为：
Figure BDA0002303177010000104
其中，
Figure BDA0002303177010000105
式中，
Figure BDA0002303177010000106
是误差加权矩阵，误差反馈校正的引入使系统成为一个闭环负反馈，提高了系统的稳定性和抗干扰能力。
(3)滚动优化
k+1时刻的优化问题可表述为：从该时刻起的M个控制量的增量Δuq(k)，┅，Δuq(k+M-1)，使被控对象在未来P个时刻的输出镇定，其中P＞M。控制的最终目标是让实际输出电压以很小的超调量和调节时间跟随给定电压，并且使控制量的变化尽可能小，因此，在优化性能指标中加入约束关系得到如下性能指标表达式：
其中，Q(i)、R(i)分别表示对跟随误差和控制量变化的抑制强度，yref(k+1+i)表示k+1+i时刻的电压给定值，yc(k+1+i)表示k+1+i时刻的电压预测值，
Figure BDA0002303177010000108
表示k+i时刻的控制增量。
式(6)改写为：
其中，
Figure BDA0002303177010000111
对目标函数求最优解得到最优控制输出Δuq(k)，根据滚动优化策略可知只取最优解的第一步作用于被控对象。
Δuq(k)＝cTΔUq(k) (9)
其中，cT＝[1 0 … 0]
由上述过程可知，预测控制是在实施k时刻的控制作用后，采集k+1时刻的输出进行下一轮预测、校正、优化。因此，优化是在每一时刻建立一个新的局部优化目标反复在线进行优化。
本发明不仅满足了屏栅电源宽范围电压输入条件下宽范围电压输出的要求和轻载、重载等多工况、多模式的运行要求，而且克服了因系统参数变化而带来的模型失配问题。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种基于模型预测控制的屏栅电源控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤a:为屏栅电源建立双全桥拓扑结构；
步骤b:对步骤a建立的双全桥拓扑结构进行小信号建模，得到屏栅电源拓扑结构的小信号模型；
步骤c:利用模型预测双闭环控制方法对步骤b得到的屏栅电源拓扑结构的小信号模型进行控制。
2.根据权利要求1所述的基于模型预测控制的屏栅电源控制方法，其特征在于，双全桥拓扑结构具体包括：第一逆变全桥电路、第二逆变全桥电路、第一变压器、第二变压器和三桥臂的整流桥电路，其中，第一逆变全桥电路和第二逆变全桥电路并联，第一变压器的一次侧与第一逆变全桥电路连接，第二变压器的一次侧与第二逆变全桥电路连接，第一变压器的二次侧以及第二变压器的二次侧均与三桥臂整流桥连接。
3.根据权利要求2所述的基于模型预测控制的屏栅电源控制方法，其特征在于，当第一变压器一次侧及第二变压器一次侧采用移相控制方式，三桥臂整流桥将第一变压器的二次侧以及第二变压器的二次侧串联；
当第一变压器一次侧及第二变压器一次侧采用PWM控制方式，三桥臂整流桥将第一变压器的二次侧以及第二变压器的二次侧并联。
4.根据权利要求3所述的基于模型预测控制的屏栅电源控制方法，其特征在于，步骤c中模型预测双闭环控制方法具体为电流内环采用PID控制器控制；电压外环采用模型预测控制器控制。
5.根据权利要求4所述的基于模型预测控制的屏栅电源控制方法，其特征在于，步骤c具体包括：
根据步骤b建立的小信号模型，确定电流内环控制器，将电流内环作为模型预测的对象，电流内环的传递函数为：
Figure FDA0002303175000000021
建立预测模型，包括将式(1)离散化后化为差分方程的形式：
y(k+1)＝Δuq(k)+(1+b1)y(k)-(b2+b1)y(k-1)+(b3+b2)y(k-2)-b3y(k-3) (2)
其中，令
Figure FDA0002303175000000022
误差反馈校正，包括：在k时刻把控制量u(k)作用于对象，即在对象的控制量上加一个幅值为Δuq(k)的阶跃，根据式(2)预测模型得出未来时刻的预测输出值y(k+1)；在求解k时刻最优控制量时，先将k+1时刻的实际输出y(k+1)与k+1时刻的模型预测输出
Figure FDA0002303175000000023
相减构成输出误差：
用误差反馈修正预测输出：
Figure FDA0002303175000000025
其矢量形式为：
其中，
Figure FDA0002303175000000027
式中，是误差加权矩阵；
滚动优化，包括：k+1时刻的优化问题表述为，从该时刻起的M个控制量的增量Δuq(k)，┅，Δuq(k+M-1)，使被控对象在未来P个时刻的输出镇定，其中P＞M；在优化性能指标中加入约束关系得到如下性能指标表达式：
Figure FDA0002303175000000031
其中，Q(i)、R(i)分别表示对跟随误差和控制量变化的抑制强度，yref(k+1+i)表示k+1+i时刻的电压给定值，yc(k+1+i)表示k+1+i时刻的电压预测值，
Figure FDA0002303175000000032
表示k+i时刻的控制增量；式(6)改写为：
Figure FDA0002303175000000033
其中，
Figure FDA0002303175000000034
Figure FDA0002303175000000035
对目标函数求最优解得到最优控制输出Δuq(k)，取最优解的第一步作用于被控对象：
Figure FDA0002303175000000036
Δuq(k)＝cTΔUq(k) (9)
其中，cT＝[1 0 … 0]。
CN201911229617.XA 2019-12-04 2019-12-04 一种基于模型预测控制的屏栅电源控制方法 Expired - Fee Related CN110855155B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911229617.XA CN110855155B (zh) 2019-12-04 2019-12-04 一种基于模型预测控制的屏栅电源控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911229617.XA CN110855155B (zh) 2019-12-04 2019-12-04 一种基于模型预测控制的屏栅电源控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110855155A true CN110855155A (zh) 2020-02-28
CN110855155B CN110855155B (zh) 2021-06-18

Family

ID=69607622

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911229617.XA Expired - Fee Related CN110855155B (zh) 2019-12-04 2019-12-04 一种基于模型预测控制的屏栅电源控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110855155B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111308895A (zh) * 2020-03-27 2020-06-19 哈尔滨工业大学 一种基于光学监测的栅极离子推力器栅极聚焦状态实时优化的方法
CN112531736A (zh) * 2020-11-24 2021-03-19 国家电网有限公司 一种电力系统区域间振荡抑制的广域阻尼控制器设计方法
CN113346762A (zh) * 2021-07-16 2021-09-03 上海空间电源研究所 一种用于双全桥变换器的柔性切换控制电路及控制方法
CN114244122A (zh) * 2021-11-24 2022-03-25 北京动力源科技股份有限公司 一种半桥llc恒功率宽范围变换器拓扑和电路
CN114244123A (zh) * 2021-11-24 2022-03-25 北京动力源科技股份有限公司 一种全桥llc恒功率宽范围变换器拓扑和电路

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4652769A (en) * 1984-02-14 1987-03-24 Ion Tech, Inc. Module power supply
CN102739083A (zh) * 2012-07-05 2012-10-17 中国科学院电工研究所 电气化铁路列车牵引整流系统优化调制方法
CN105262358A (zh) * 2015-11-11 2016-01-20 国网上海市电力公司 双向并网逆变器
CN107086577A (zh) * 2017-05-22 2017-08-22 上海电力学院 一种用于铁路负序动态调节装置的控制系统
CN108123490A (zh) * 2016-11-29 2018-06-05 张喜军 一种三相逆变器并联系统的无互连线预测控制方法
CN108539798A (zh) * 2018-04-18 2018-09-14 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 基于模型预测控制的储能系统二次调节策略

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4652769A (en) * 1984-02-14 1987-03-24 Ion Tech, Inc. Module power supply
CN102739083A (zh) * 2012-07-05 2012-10-17 中国科学院电工研究所 电气化铁路列车牵引整流系统优化调制方法
CN105262358A (zh) * 2015-11-11 2016-01-20 国网上海市电力公司 双向并网逆变器
CN108123490A (zh) * 2016-11-29 2018-06-05 张喜军 一种三相逆变器并联系统的无互连线预测控制方法
CN107086577A (zh) * 2017-05-22 2017-08-22 上海电力学院 一种用于铁路负序动态调节装置的控制系统
CN108539798A (zh) * 2018-04-18 2018-09-14 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 基于模型预测控制的储能系统二次调节策略

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
武桐等: "基于双模式控制全桥变换器屏栅电源技术研究", 《电力电子技术》 *
裴喜平: "动态电压恢复器检测与控制方法研究", 《中国博士学位论文全文数据库》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111308895A (zh) * 2020-03-27 2020-06-19 哈尔滨工业大学 一种基于光学监测的栅极离子推力器栅极聚焦状态实时优化的方法
CN112531736A (zh) * 2020-11-24 2021-03-19 国家电网有限公司 一种电力系统区域间振荡抑制的广域阻尼控制器设计方法
CN112531736B (zh) * 2020-11-24 2023-10-31 国家电网有限公司 一种电力系统区域间振荡抑制的广域阻尼控制器设计方法
CN113346762A (zh) * 2021-07-16 2021-09-03 上海空间电源研究所 一种用于双全桥变换器的柔性切换控制电路及控制方法
CN113346762B (zh) * 2021-07-16 2023-02-21 上海空间电源研究所 一种用于双全桥变换器的柔性切换控制电路及控制方法
CN114244122A (zh) * 2021-11-24 2022-03-25 北京动力源科技股份有限公司 一种半桥llc恒功率宽范围变换器拓扑和电路
CN114244123A (zh) * 2021-11-24 2022-03-25 北京动力源科技股份有限公司 一种全桥llc恒功率宽范围变换器拓扑和电路

Also Published As

Publication number Publication date
CN110855155B (zh) 2021-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110855155B (zh) 一种基于模型预测控制的屏栅电源控制方法
CN107579670B (zh) 一种同步整流原边反馈反激式电源的恒压输出控制系统
CN111293891B (zh) 双有源桥变换器基于三移相调制的负载电流前馈控制方法
CN108288917B (zh) 全桥dc-dc变换器的三重相移无差拍优化控制方法
CN107994777A (zh) 一种clllc型双向dc-dc变换器变频控制方法
CN111064370B (zh) 一种llc和dab混合的双向dc-dc变流器
CN113206499A (zh) 一种双闭环模型预测与pi复合控制的dab变换器控制方法
Rashidi et al. Design and implementation of a series resonant solid state transformer
CN114884318A (zh) 一种基于占空比补偿的双向升降压直流变换器控制方法
Narasipuram et al. Parametric Modelling of Interleaved Resonant DC—DC Converter with Common Secondary Rectifier Circuit for xEV Charging Applications
CN110880870B (zh) 一种基于分数阶控制的屏栅电源控制方法
Biswas et al. TAB based multiport converter with optimized transformer RMS current and improved ZVS range for DC microgrid applications
Bu et al. Control strategies for dc-bias current elimination in dual-active-bridge DC-DC converter: An overview
CN114362537B (zh) 一种基于dpc-sdc的dab变换器双重优化控制策略
CN112865549B (zh) 一种原边调制的非对称半桥反激变换器的恒流控制方法
Dobakhshari et al. High step‐up double input converter with soft switching and reduced number of semiconductors
CN112187057B (zh) 用于二极管箝位混合三电平dab变流器的控制方法及装置
Zhang et al. Research on beam supply control strategy based on sliding mode control
Liao et al. A bidirectional DAB-LLC DCX to achieve voltage regulation and wide ZVS range capability
Yang et al. Integrated bidirectional converter with voltage equalizer for energy storage system
CN113794381B (zh) 一种宽调压范围的scdab-clllc复合型直流变压器及其控制方法
Sun et al. Adaptive Integral Sliding Mode Control Based Radial Basis Function Network for Bidirectional Isolated Dual Active Bridge Converter
CN115498892B (zh) 一种双有源桥的单侧扩展非对称移相调制方法和电路
Tiwari et al. An Isolated Three-Port Converter with Multi-Level PFC Converter for Hybrid Charging Application
CN115241909A (zh) 一种基于直流微电网的dab变换器优化控制方法及装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20210618

Termination date: 20211204

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee