本发明涉及电能变换,且特别是有关于一种满意预测控制方法及系统。
背景技术:
1、移动储能或户外电源是一种便携的交直流转换及能量存储设备,为了实现宽范围的直流电压输出,通常采用双级拓扑“交流/直流变换+直流/直流变换”实现能量流动。其中,后级的直流/直流变换环节通常采用谐振变换器,一方面有更宽范围的直流电压,另一方面具备零电压开通(zvs)、零电流开通(zcs)的低功耗特点。然而,谐振变换器也带来更复杂的控制架构,谐振变换器是一个多控制输入、多控制输出的高阶非线性系统,其中,多控制输入包括变频控制、变占空比控制以及移相控制,多控制输出则包含谐振腔电流控制、输出电流控制以及输出电压控制等。尽管在单一的应用场合,控制目标是固定的,但对其他辅助目标同样需要优化,如控制输出电压时希望输出电流纹波较小等。
技术实现思路
1、本发明旨在提供一种满意预测控制方法及系统,能够提升谐振变换器的多目标优化控制性能。
2、为达到上述目的,本发明技术方案是:
3、一种满意预测控制方法,应用于一种谐振变换器,包括,
4、步骤s1,根据谐振变换器的环路参数,计算直流电压增益;
5、步骤s2,建立谐振变换器的输出电压预测模型;
6、步骤s3,依据设计要求,明确主控制目标和辅助优化目标,建立满意度函数,进行滚动迭代,确定使得步骤s2中的输出电压预测模型满意的输入控制量。
7、进一步地,上述步骤s3中,以主控制目标误差建立满意度函数如下,
8、 ,
9、上式中,为满意允许最大偏差,为安全允许最大偏差,其中,偏差,为输出电压指令值, u o为输出电压。
10、进一步地,上述步骤s3中,辅助优化目标 f的表达式为:
11、 ,
12、上式中,和分别为输出电压纹波和输出电流纹波的加权系数, io为输出电流, k为离散状态下的采样时刻。
13、进一步地,上述步骤s3中对满意度函数进行滚动迭代包括,
14、步骤s31,在采样时刻k获取谐振变换器的输出电压 uo( k);
15、步骤s32,根据谐振变换器的环路参数,确定当前输入控制频率的备选数g;
16、步骤s33,判断计数值m是否小于备选数g,若是,进入步骤s34;否则,进入步骤s312;
17、步骤s34,代入第m个备选频率f(m)计算输出电压预测值 uo( k+1),并计算满意度函数;
18、步骤s35,判断满意度函数是否处于满意区,若是,进入步骤s36;否则,进入步骤s38;
19、步骤s36,将满意标志位flag置1,进入步骤s37;
20、步骤s37,依据辅助优化目标 f的表达式进行辅助优化目标筛选,并将同时满足主控制目标和辅助优化目标的计数值m锁存为mop1,进入步骤s311;
21、步骤s38,判断满意度函数是否处于临界区,若是,进入步骤s39;否则,进入步骤s310;
22、步骤s39,将满足主控制目标的计数值m锁存为mop2,进入步骤s311;
23、步骤s310,丢弃该计数值m,进入步骤s311;
24、步骤s311,计数值m加1,返回步骤s33重复执行;
25、步骤s312,判断满意标志位flag是否为1,若是,进入步骤s313;否则,进入步骤s314;
26、步骤s313,确定输入控制频率为第mop1个备选频率f(mop1);
27、步骤s314,确定输入控制频率为第mop2个备选频率f(mop2)。
28、进一步地,上述步骤s1中,直流电压增益 g的表达式如下:
29、,
30、上式中, u o为输出电压, u in为输入电压, f为归一化频率, q为品质因数, l为电感系数, n为谐振变换器中变压器的原、副边变比, c为整体等效到一次侧的电容 c eq除以谐振电容 c r后的归一化值,表达式如下:
31、
32、其中, f s为开关频率, f r为谐振频率, l r为谐振变换器的谐振电感, c r为谐振变换器的谐振电容, l m为谐振变换器的励磁电感; r eq为折算到原边的等效电阻,表达式如下:
33、,
34、其中, r o为负载。
35、进一步地,上述步骤s2中,谐振变换器的输出电压预测模型如下:
36、 ,
37、其中, ts为控制周期, k和 k+1分别表示第 k时刻和第( k+1)时刻, co为谐振变换器的滤波电容, i l为负载电流。
38、本发明还提供一种满意预测控制系统,应用上述一种满意预测控制方法,包括谐振变换器、采样模块、控制模块与pwm驱动模块,所述采样模块采样所述谐振变换器中的相关信息输出给所述控制模块;所述控制模块根据采样的相关信息执行所述一种满意预测控制方法后确定输入控制频率,输出至所述pwm驱动模块;所述pwm驱动模块生成所述谐振变换器中的开关驱动信号。
39、有益效果,本发明一种满意预测控制方法及系统,能够提升谐振变换器的多目标优化控制性能,实现全局最优。
40、为让发明的上述特征和优点能更明显易懂,下文特举实施例,并配合所附图式作详细说明如下。