[发明专利]一种直流变换器预测控制方法

说明书

本发明公开了一种直流变换器预测控制方法，首先根据直流变换器电路模型建立输出量状态微分方程，然后进行离散化处理，得到预测模型，根据当前控制周期最优控制量，按照设定规则列举若干下一控制周期可能出现的控制量，带入预测模型得出若干预测输出结果，通过代价函数比较得出最优输出结果，锁定下一时刻最优控制量；对直流变换器传输功率方程的离散化处理得到电感观测模型，对实际电路电感进行实时观测，实现对预测模型电感值的实时优化更新。本发明在保留传统预测控制方法动态性能优异的同时，无需进行复杂开方运算，减少运算负担；通过对电感值的实时观测解决了实际谐振电感易与预测模型电感值失配问题，提高了方法准确性和系统鲁棒性。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，涉及一种直流变换器预测控制方法，特别是一种基于谐振电感参数辨识的直流变换器预测控制方法。

背景技术

随着电力电子技术和新型控制理论的发展，直流变换器广泛应用于航空航天、能源供给等领域，对于直流变换器的鲁棒性和快速响应特性均提出了更高的要求。传统的PI控制策略会使系统具有良好的鲁棒性，但由于自身固有的滞后特性，导致系统的动态特性较差；而模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)在动态响应方面相较PI控制拥有较大的优势，但其过度依赖模型，预测模型与实际电路的失配会导致系统鲁棒性很差，导致输出结果与目标结果存在一定误差。而在直流变换器中，谐振电感会因为温度、物理碰撞、电路电压、电路电流等因素的影响而发生改变，是导致预测模型失配的主要原因，因此，本发明是一种基于谐振电感辨识的直流变换器预测控制方法。该方法可以简化预测模型运算，并且通过对实际电感值进行实时观测，从而不断优化预测模型中的电感参数，大大提升了预测控制的精准度以及系统的鲁棒性。

发明内容

针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是提供一种简化预测模型运算、对谐振电感参数实时辨识，增强直流变换器模型预测控制精准度及鲁棒性的预测控制方法。

为解决上述技术问题，本发明的一种直流变换器预测控制方法，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)的三种可能取值为：

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是给定的的加权系数；

步骤三：将步骤二得到的D_{op_i}(k+1)的三种可能取值代入直流变化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)带入代价函数得出分别得erro1、erro2、erro3，具体为：

erro_i＝α₁G_{1_i}+α₂G_{2_i} i＝1,2,3