[发明专利]一种大电流电源及其恒流控制方法及系统

权利要求书

1.一种大电流电源，其特征在于，所述大电流电源包括：初级电源、馈能电路和直流升流器；其中，

所述馈能电路包括续流二极管和磁复位绕组，所述续流二极管的阳极与所述磁复位绕组的第一端连接，所述续流二极管的阴极与所述直流升流器的初级线圈的第一端连接，所述初级线圈的第二端与所述磁复位绕组的第二端连接；其中，所述磁复位绕组的第一端与所述初级线圈的第一端互为同名端；

所述初级电源的正输出端与所述初级线圈的第一端连接，所述初级电源的负输出端与所述初级线圈的第二端连接，所述直流升流器的次级线圈与负载连接；

使用PWM波控制所述初级电源的开关管导通与关断，获取从PWM控制器到所述大电流电源的输出电流的单位阶跃响应系数数据集，所述PWM控制器用于控制Buck电路的开关管的工作状态；根据所述单位阶跃响应系数数据集确定动态矩阵，所述动态矩阵中的元素为所述单位阶跃响应系数数据集中的单位阶跃响应系数；

根据所述动态矩阵、控制增量序列及当前控制量作用下大电流电源的输出电流确定所述大电流电源的预测控制模型；

所述初级电源包括Buck电路与直流电源，所述直流电源与所述Buck电路的输入端连接。

2.一种大电流电源的恒流控制方法，其特征在于，所述控制方法用于权利要求1所述的大电流电源，所述控制方法包括：

根据所述预测控制模型预测的输出电流控制所述大电流电源中Buck电路的开关管的工作状态，以使所述大电流电源的输出电流维持在期望值。

3.根据权利要求2所述的大电流电源的恒流控制方法，其特征在于，所述单位阶跃响应系数数据集包括多个线性区单位阶跃响应系数和多个非线性区单位阶跃响应系数，其中，线性区单位阶跃响应系数为直流升流器在线性磁特性工作区域的单位阶跃响应系数，所述非线性区单位阶跃响应系数为直流升流器在饱和磁特性工作区域的单位阶跃响应系数。

4.根据权利要求3所述的大电流电源的恒流控制方法，其特征在于，组成所述动态矩阵的元素包括多个所述线性区单位阶跃响应系数和多个所述非线性区单位阶跃响应系数。

5.根据权利要求4所述的大电流电源的恒流控制方法，其特征在于，所述预测控制模型的表达式为：

Y_PM(k)＝Y_P0(k)+AΔu_M(k)，其中，k表示当前采样周期，Y_P0(k)表示当前控制量作用下的输出电流预测值矩阵，y₀(k+i)表示当前控制量作用下第i个预测时域大电流电源的输出电流预测值，1≤i≤P，P表示预测时域长度；A表示动态矩阵，a_n表示单位跃响应系数，1≤n≤P，M表示控制时域长度；Δu_M(k)表示控制增量序列，Δu(k+i′)表示第i′个控制时域的控制增量，1≤i′≤M-1；Y_PM(k)表示在控制增量序列作用下的输出电流预测值矩阵，y_M(k+i″)表示在对应控制增量作用下第i″个预测时域的输出电流预测值，1≤i″≤P。

6.根据权利要求5所述的大电流电源的恒流控制方法，其特征在于，所述根据所述动态矩阵、控制增量序列及当前控制量作用下大电流电源的输出电流确定所述大电流电源的预测控制模型之后，还包括：

获取输出电流实际值；

采用优化算法求解目标函数：

获得控制增量序列的最优解；其中，q_i表示期望差值权系数，r_j表示控制增量权系数，w(k+i)表示第i个预测时域大电流电源的输出电流期望值，Δu(k+j-1)为未来第(j-1)个控制时域的控制增量，y_M(k+i)表示第i个预测时域的输出电流预测值；

根据所述控制增量序列的最优解及所述预测控制模型确定输出电流预测值；

根据所述输出电流预测值与所述输出电流实际值确定预测误差；

根据所述预测误差校正所述预测控制模型，获得校正后的预测控制模型。

7.一种大电流电源的恒流控制系统，其特征在于，所述控制系统用于权利要求1所述的大电流电源，所述控制系统包括：

数据集获取模块，用于获取从PWM控制器到所述大电流电源的输出电流的单位阶跃响应系数数据集，所述PWM控制器用于控制Buck电路的开关管的工作状态；

动态矩阵确定模块，用于根据所述单位阶跃响应系数数据集确定动态矩阵，所述动态矩阵中的元素为所述单位阶跃响应系数数据集中的单位阶跃响应系数；

预测模型确定模块，用于根据所述动态矩阵、控制增量序列及当前控制量作用下大电流电源的输出电流确定所述大电流电源的预测控制模型；

控制模块，用于根据所述预测控制模型预测的输出电流控制所述大电流电源中Buck电路的开关管的工作状态，以使所述大电流电源的输出电流维持在期望值。