[发明专利]一种基于无源部件磁特性的余量预测控制方法及系统

权利要求书

1.一种基于无源部件磁特性的余量预测控制方法，其特征在于，包括：

基于无源部件磁元件的物理特性，构建变换器的拓扑电路；

获取变换器的负载电流、电容电压、开关频率和无源部件安全余量并作为预设代价函数的控制变量；

通过电磁学原理，将磁元件工作在安全区域的磁约束条件，转换为变换器拓扑电路中电感电流的安全区域约束条件，求取最小化代价函数对应的电压矢量状态并作为未来时刻最优电压矢量状态；

根据未来时刻最优电压矢量状态，计算未来一段时间内流过无源部件的电流变化轨迹，再通过与预设电流阈值比较，预测出无源部件的设计余量。

2.如权利要求1所述的基于无源部件磁特性的余量预测控制方法，其特征在于，预设代价函数的控制目标为：

(a)负载电流参考轨迹与范围约束；

(b)直流环节电容电压平衡；

(c)开关频率减小。

3.如权利要求1所述的基于无源部件磁特性的余量预测控制方法，其特征在于，将计算出的未来时刻电流矢量与当前时刻电流值叠加和与电感的安全电流值进行比较，如果在设定安全范围内，则进行最小化代价函数的电压矢量选择，继续正常工作，根据参考电流进行预测流过无源部件的电流。

4.如权利要求3所述的基于无源部件磁特性的余量预测控制方法，其特征在于，如果当前计算的电压矢量导致输出电流超出电感允许承受最大峰值电流的预设比例，则启动相应的保护机制，放弃当前矢量的选择，判断下一个电压矢量是否符合要求，直到选出一个能工作在安全范围内的电压矢量。

5.如权利要求1所述的基于无源部件磁特性的余量预测控制方法，其特征在于，新的测量时刻到达后，利用当前时刻的输出电流值，计算最小化代价函数并对电感进行电流限制控制，使变换器工作在安全区域内。

6.一种基于无源部件磁特性的余量预测控制系统，其特征在于，包括：

拓扑电路构建模块，其用于基于无源部件磁元件的物理特性，构建变换器的拓扑电路；

控制变量获取模块，其用于获取负载电流、电容电压、开关频率和无源部件安全余量并作为预设代价函数的控制变量；

最优电压矢量获取模块，其用于通过电磁学原理，将磁元件工作在安全区域的磁约束条件，转换为变换器拓扑电路中电感电流的安全区域约束条件，求取最小化代价函数对应的电压矢量状态并作为未来时刻最优电压矢量状态；

设计余量预测模块，其用于根据未来时刻最优电压矢量状态，计算未来一段时间内流过无源部件的电流变化轨迹，再通过与预设电流阈值比较，预测出无源部件的设计余量。

7.如权利要求6所述的基于无源部件磁特性的余量预测控制系统，其特征在于，在所述设计余量预测模块中，将计算出的未来时刻电流矢量与当前时刻电流值叠加和与电感的安全电流值进行比较，如果在设定安全范围内，则进行最小化代价函数的电压矢量选择，继续正常工作，根据参考电流进行预测流过无源部件的电流。

8.如权利要求7所述的基于无源部件磁特性的余量预测控制系统，其特征在于，在所述设计余量预测模块中，如果当前计算矢量导致输出电流超出电感允许承受最大峰值电流的预设比例，则启动相应的保护机制，放弃当前矢量的选择，判断下一个矢量是否符合要求，直到选出一个能工作在安全范围内的电压矢量。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述的基于无源部件磁特性的余量预测控制方法中的步骤。

10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-5中任一项所述的基于无源部件磁特性的余量预测控制方法中的步骤。