[发明专利]一种用于磁压缩等离子体线圈电源的模型预测控制系统

权利要求书

1.一种用于磁压缩等离子体线圈电源的模型预测控制系统，提升移相全桥变换器的动态响应和纹波性能，以满足托卡马克磁压缩线圈电源系统单向大电流、快速响应以及实时反馈的控制要求，其特征在于：磁压缩等离子体线圈电源主电路、移相全桥串联谐振变换器电路、采样电路、控制电路、反馈电路、驱动电路和模型预测控制算法程序。

2.根据权利要求1所述的一种用于磁压缩等离子体线圈电源的模型预测控制系统，其特征在于：通过检测PSFB-SRC变换器输出的电流/电压信号，经调理电路/AD转换为数字信号，在STM32F103控制器内执行模型预测算法，根据上一周期输出电流值、电压值、给定参考值及所确定的控制率计算出本控制周期内所需的占空比大小，输出PWM波至IGBT驱动电路，控制四路IGBT的通断，实现精确的电流/电压跟踪。

3.根据权利要求1所述的一种用于磁压缩等离子体线圈电源的模型预测控制系统，其特征在于：PSFB-SRC变换器主功率电路由全桥逆变电路、谐振回路、高频变压器、二次侧全桥整流电路组成，控制系统由：控制器辅助电源、电流与电压采样及信号调理、DPWM信号隔离放大、通用I/O、CAN总线、串口、故障保护等部分组成。

4.根据权利要求1所述的一种用于磁压缩等离子体线圈电源的模型预测控制系统，其特征在于：故障检测是通过远高于开关频率的电流信号采样频率来采集全桥开关的电流，然后计算电流脉冲占空比，如果有故障发生在某个变换器模块，电流脉冲占空比将小于50％，于是根据故障信息，移相值的更新采用故障信号前馈的控制方法，高级控制定时器TIM1通过输出控制将对应直流变换器的所有PWM输出端口封死，对硬件起到保护作用。

5.根据权利要求1所述的一种用于磁压缩等离子体线圈电源的模型预测控制系统，其特征在于：模型预测控制方法①建立移相全桥电路的近似简化模型，前段的三相不控整流输出近似为一个等效电压源，后段工作过程近似为Buck电路；②建立Buck变换器CCM运行模式下的状态空间方程；③确定模型的电压、电流的递推关系；④模型目标函数的建立和预测占空比的求解；⑤误差修正，求解变换器实际控制占空比。