[发明专利]一种直流变换器预测控制方法

权利要求书

1.一种直流变换器预测控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：采样直流变换器系统当前时刻k时刻的输出电压U_o(k)和输出电流值I_o(k)和前一采样时刻k-1时刻的输出电压U_o(k-1)和输出电流I_o(k-1)；

步骤二：以占空比为控制量，k时刻的最优占空比为D_op(k)，设k+1时刻的最优占空比D_op(k+1)的三种取值为：

其中，ΔD满足：

其中，ΔD_m为已知给定的控制量增量，U_{o_ref}为目标输出电压，U_o(k)为k时刻输出电压，λ是给定的加权系数；

步骤三：将步骤二得到的D_{op_i}(k+1)的三种取值代入直流变换器输出电压两步预测模型，得到k+2时刻分别对应的预测电压U_{op_i}(k+2)，其中i＝1，2，3；

步骤四：将U_{op_i}(k+2)带入代价函数分别得出erro1、erro2、erro3，具体为：

erro_i＝α₁G_{1_i}+α₂G_{2_i}，i＝1,2,3

则erro1、erro2、erro3中的最小值对应的k+2时刻预测电压U_{op_i}(k+2)即为k+2时刻最优预测电压U_op(k+2)，对应的D_{op_i}(k+1)取值即为k+1时刻最优占空比D_op(k+1)；

步骤五：运行PWM调制器，根据最优占空比D_op(k+1)产生调制信号，与载波信号做比较形成开关管驱动脉冲信号；

步骤三所述的直流变换器输出电压两步预测模型，具体为：

其中，U_o(k+2)为k+2时刻输出电压，C_HV2为输出滤波电容，f_s为系统开关频率，L_p(k)为k时刻系统谐振电感，U_in(k)为为k时刻输入电压，D_op(k)为k时刻的最优占空比，D_op(k+1)为k+1时刻的最优占空比，I_load(k)为k时刻负载输出电流；

系统谐振电感L_p(k)计算方法具体为：

S1：电感观测值L_o(k)满足：

S2：对电感观测值L_o(k)进行低通滤波处理，得到L_co(k)，L_co(k)满足：

L_co(k)＝aL_o(k)+(1-a)L_o(k-1)

其中，a＝T_d/(T+T_d)，T_d＝1/f_s，T根据滤波截止频率确定；

S3：对L_co(k)进行评估，给定电感观测值的上下阈值L_ot(k)和L_ob(k)，当L_co(k)不在阈值范围内，则保留上一时刻系统谐振电感L_p(k)＝L_p(k-1)；若L_co(k)在阈值范围内，取L_erro(k)＝|L_co(k)-L_p(k)|，当L_erro(k)超过给定的ΔL，则L_p(k)＝L_co(k)，否则，预测模型保留上一时刻系统谐振电感，即L_p(k)＝L_p(k-1)。