[发明专利]一种基于负载估计的BUCK变换器的模型预测控制方法

权利要求书

1.一种基于负载估计的BUCK变换器的模型预测控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，采用单周期内积分的方式对BUCK变换器连续时间状态方程进行离散，得到优化后的平均状态空间模型；

S2，对输入电压、输出电压和电感电流进行采样并滤波，将滤波结果代入所述优化后的平均状态空间模型进行求解，得到当前开关周期的系统状态估计值；

S3，采用单闭环的控制结构，根据当前开关周期的系统状态估计值以及电压给定生成当前开关周期的电感电流给定值；

S4，以所述当前开关周期的电感电流给定值与下一开关周期的电感电流实际值之间的偏差最小为目标，求解得到当前开关周期的最优占空比。

2.根据权利要求1所述的基于负载估计的BUCK变换器的模型预测控制方法，其特征在于，所述S1中，优化后的平均状态空间模型表示为：

其中，v_o(k+1)表示第k+1个开关周期的输出电压，i_L(k)表示第k个开关周期的电感电流，C表示输出滤波电容，T_s表示开关周期，L表示电感，R_L表示电感直流电阻，i_o(k)表示第k个开关周期的负载电流，v_i(k)表示第k个开关周期的输入电压，d(k)表示第k个开关周期的占空比。

3.根据权利要求2所述的基于负载估计的BUCK变换器的模型预测控制方法，其特征在于，所述S3中，第k个开关周期的电感电流给定值iL_ref(k)为：

iL_MIN≤iL_ref(k)≤iL_MAX

V_refadj(k)＝V_refadj(k-1)+K_I(k)(V_ref-v_o(k))

其中，V_refadj(k)表示第k个开关周期的电压给定校正量，K_D表示动态电流补偿系数，iL_MIN和iL_MAX表示V_refadj(k)的下限和上限；V_ref表示电压给定，K_I(k)表示用于校正给定电压的积分项系数，σ表示允许校正项发挥作用的输出电压的误差区间，k_e表示根据输出电压误差修正的积分项系数的增益。

4.根据权利要求3所述的基于负载估计的BUCK变换器的模型预测控制方法，其特征在于，K_D的取值范围为[0.1,0.5]。

5.根据权利要求3或4所述的基于负载估计的BUCK变换器的模型预测控制方法，其特征在于，所述S4中，令第k+1个开关周期的电感电流i_L(k+1)等于第k个开关周期的电感电流给定值iL_ref(k)，代入所述优化后的平均状态空间模型中，得到k个开关周期的最优占空比d_opt(k)为：

6.根据权利要求1所述的基于负载估计的BUCK变换器的模型预测控制方法，其特征在于，所述S2中，采用Kalman滤波器进行滤波。

7.一种基于负载估计的BUCK变换器的模型预测控制系统，其特征在于，包括：计算机可读存储介质和处理器；

所述计算机可读存储介质用于存储可执行指令；

所述处理器用于读取所述计算机可读存储介质中存储的可执行指令，执行如权利要求1-6任一项所述的基于负载估计的BUCK变换器的模型预测控制方法。