[发明专利]双向数字开关功率放大器及其多步电流预测控制方法

权利要求书

1.一种双向数字开关功率放大器多步电流预测控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，建立双向数字开关功率放大器的预测模型，在第k个采样时刻，预测未来两个采样时刻（k+1、k+2）的电流预测值；

所述的两个采样时刻（k+1、k+2）的电流预测值为：

              （2）

            （3）

其中，i（k+1|k）为k时刻预测k+1时刻的电流值（A）,i（k+2|k）为k时刻预测k+2时刻的电流值（A）,i（k）为k时刻的输出电流采样值（A），T_S为采样周期（s），L为负载的电感（H），R为负载的电阻（Ω），U_dc为直流母线电压（V），D（k）为k时刻开关管的占空比；

步骤2，引入反馈校正项，闭环预测，得到校正后第k+1、k+2时刻的电流预测值；

所述的引入反馈校正项，得到校正后第k+1、k+2时刻的电流预测值为：

      （4）

   （5）

其中λ₁、λ₂为校正系数，i（k|k-1）为k-1时刻预测k时刻的电流值（A），i（k）为k时刻的输出电流采样值（A），i（k+1|k）为k时刻预测k+1时刻的电流值（A）,i（k+2|k）为k时刻预测k+2时刻的电流值（A）, T_S为采样周期（s），L为负载的电感（H），R为负载的电阻（Ω），U_dc为直流母线电压（V），D（k）为k时刻开关管的占空比；

步骤3，根据第k个采样时刻双向数字开关功率放大器的电流参考值以及引入反馈校正项后的第k+1、k+2个采样时刻的电流预测值，通过价值函数求取最优的调制占空比；

所述的价值函数为：

                   （6）

其中i*（k）为k时刻的电流参考值（A），i（k+2|k）为k时刻预测k+2时刻的电流值（A）；

得到步骤3所述的最优的调制占空比具体过程为：

首先，将k+2时刻的电流预测值代入价值函数中，得到：

      （7）

其次，求价值函数J对D的导数：

  （8）

最后，令J对D的导数等于零，求出占空比D即为最优占空比：

                            （9）

其中占空比D的取值范围为：；

步骤4，根据步骤3得出的调制占空比，经脉宽调制模块分别产生四路PWM驱动信号来控制四个开关管，实现电流预测控制。