[发明专利]中间包电磁感应加热系统多层控制方法

摘要

本发明公开了一种中间包电磁感应加热系统多层控制方法，顶层温度控制用于中间包包体温度精确调节，电压平衡控制则维持感应加热电源的电容电压稳定；中层电流预测控制则实现感应加热电源的交流输入电流、环流电流及输出电流的协同优化跟踪；底层包括开关动作分配与均压控制，将开关动作分配至感应加热电源的功率子模块并维持子模块电容电压平衡。顶层温度控制与电压平衡控制求得输出电流指令、输入电流指令及环流电流指令。本发明实现了对中间包电磁感应加热系统温度、输入电流、输出电流、模块电压的多目标控制。

主权项

1.一种中间包电磁感应加热系统多层控制方法，其特征在于，包括顶层控制部分、中间层控制部分和底层控制部分；所述顶层控制部分包括整体平衡控制部分、桥臂间平衡控制部分和相间平衡控制部分；所述整体平衡控制部分包括：采集电磁感应加热系统六个桥臂所有子模块电容电压u_dxi，并求和得到六个桥臂的总电容电压六个桥臂的总电容电压相加再取平均值得到总体电压平均值u_dav，总体电压平均值u_dav与指令值作差后经PI控制得到三相交流输入电流的d轴控制指令三相交流输入电流的q轴控制指令设置为零，d轴和q轴控制指令经dq/abc变换得到三相交流电流指令维持电磁感应加热系统所有子模块电压平衡；其中，x＝a,b,c；所述桥臂间平衡控制部分包括：将各相上下桥臂总电容电压作差得到三相桥臂电压差Δu_da,Δu_db和Δu_dc，Δu_db与Δu_dc之和再与2*Δu_da作差，经PI控制后得到负序环流指令的d轴控制指令；Δu_dc与Δu_db作差，经PI控制后得到负序环流指令的q轴控制指令，d轴和q轴控制指令经dq/abc变换得到三相负序环流电流指令和维持三相上下桥臂的电容电压平衡；所述相间平衡控制部分包括：将各相上下桥臂总电容电压分别求和，得到三相桥臂电压和∑u_dai,∑u_dbi和∑u_dci，∑u_db与∑u_dc之和与2*∑u_da作差，经PI控制后得到正序环流指令的d轴控制指令；∑u_db与∑u_dc作差，经PI控制后得到正序环流指令的q轴控制指令，d轴和q轴控制指令经dq/abc变换得到三相正序环流电流指令和维持三相桥臂的电容电压平衡；所述中间层控制部分包括：建立如下目标优化函数：其中c₁和c₂分别表示差模电压和共模电压控制目标的权重因子；为差模电压参考值，由环流指令根据预测算法计算得到，为共模电压参考值，由交流输入指令根据预测算法计算得到；u_sx(k+1)为差模电压；u_cx(k+1)为共模电压；选择使目标优化函数值最小的电平组合为最优输出电平，得到上桥臂和下桥臂下个控制周期的优化输出电平数n_ux(k+1)和n_lx(k+1)；所述底层控制部分包括：根据中间层电流预测控制得到的上桥臂和下桥臂下个控制周期的优化输出电平数，将开关动作分配至各个桥臂的子模块并维持子模块电容电压平衡。