[发明专利]基于全桥MMC结构的中间包电磁加热电源的控制方法

摘要

本发明公开了一种基于全桥MMC结构的中间包电磁加热电源的控制方法，针对全桥MMC结构，分别建立三相电流输入、单相电流输出以及子模块电容电压的数学模型，并利用欧拉公式对其进行离散化处理。上层预测控制算法通过滚动寻优确定桥臂最优输出电平，实现三相‑单相电流的快速跟踪，下层预测控制算法通过预测各子模块电容电压，确定各子模块的最终投入状态，实现同一桥臂子模块之间电压平衡，比例‑积分控制完成不同桥臂子模块电压之和的均衡，具体包括：分层模型预测控制和比例积分控制。本发明针对全桥MMC结构的中间包电磁加热电源，建立了三相‑单相数学模型，利用分层模型预测控制与比例积分控制，实现了对输入交流、输出交流的快速跟踪以及子模块电容电压的平衡。

主权项

1.一种基于全桥MMC结构的中间包电磁加热电源的控制方法，包括以下步骤：1)基于中间包电磁加热电源的基本结构，依据基尔霍夫电压定律、基尔霍夫电流定律，建立电路方程；2)将上述电路方程进行离散化，依据功率守恒原理，设计输入、输出电流的参考指令，通过模型预测控制得到下一控制周期桥臂最优输出电平；3)构建中间包电磁加热电源子模块电容电压与流过子模块电流之间的微分方程，然后分析中间包电磁加热电源子模块功率开关器件的开关状态与子模块对外所呈现电压之间的关系，并对其进行离散化处理；4)根据功率守恒原理，利用比例‑积分控制得到的修正量实时修正单相交流输出电流参考值；5)根据步骤2)所得到的桥臂最优输出电平和步骤4)计算得到的修正后输出电流参考值，通过步骤3)离散化后的开关状态与子模块对外所呈现电压之间的关系，利用模型预测控制确定桥臂各子模块的投入状态，实现同一桥臂各子模块之间的电压均衡控制；其特征在于，步骤4)中，由比例‑积分控制得到的单相交流电流参考值的计算过程为：其中和分别为输出电流的最终参考值和系统给定参考值；G_PI(s)为比例‑积分控制器；为j相桥臂总电压参考值，和分别为j相上、下桥臂子模块电容电压之和的稳态分量。