一种机载电源多路恒压输出的控制方法技术

本发明专利技术公开了一种机载电源多路恒压输出的控制方法，该方法针对DC/DC变换器电流参考值，不需测量输入和负载，根据输出误差调节电流参考值，从而提高稳态精度的方法，实现了自动调节切换控制，能够在保证DC/DC变换器控制全局稳定性的同时对输入电压、负载等变化具有鲁棒性，加快了多路输出电压的响应速度。

【技术实现步骤摘要】
一种机载电源多路恒压输出的控制方法所属
本专利技术涉及电源领域，具体涉及一种机载电源多路恒压输出的控制方法。
技术介绍
机载用电设备要求较高的供电质量，电压调整精度、频率调整精度、交流电压波形正弦度、电压浪涌和尖峰等都有一定的技术标准。通常一台发动机上有1～2台发电机，因此多发动机飞机上装有许多台发电机。直流电源系统中的发电机都并联工作。交流发电机有的并联工作，有的不并联工作。不并联工作的交流电源系统较为简单；并联系统则比较复杂，但电源容量大，负载的波动对电源电压和频率的影响较小，故电能质量高，且不易中断供电。目前，如航空高尖端领域，需要功率变换器能够具备在故障状态下实现容错运行的能力。功率器件作为构成各种功率变换器的基本器件，当功率器件损坏时，必将导致功率变换器失去运行能力，甚至引发灾难性的后果，因此对功率变换器的容错控制研究是非常有必要的。容错，就是容忍故障的简称。随着科学技术的发展，对电源系统的稳定性与可靠性要求越来越高。电力电子变换器是实现机载电源变换和有效利用的关键装置，电力电子变换器由连续变量系统和离散事件动态系统相互作用而形成统一的动态系统。在每一开关状态下电路可能是线性的，但是按照一定规律对开关状态的切换又使得整个系统变为不连续的非线性系统。传统的电力电子变换器的分析和设计采用小信号线性化方法得到忽略开关状态的线性模型，这种模型虽然能够方便地利用传统的频域设计方法，但是存在的问题是当变换器工作点发生大范围变化时，系统性能变差，同时在信号大范围变化时有可能会出现不可预期的不稳定现象。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种机载电源多路恒压输出的控制方法，该方法针对DC/DC变换器电流参考值，不需测量输入和负载，根据输出误差调节电流参考值，从而提高稳态精度的方法，实现了自动调节切换控制，能够在保证DC/DC变换器控制全局稳定性的同时对输入电压、负载等变化具有鲁棒性，加快了多路输出电压的响应速度。为了实现上述目的，本专利技术提供一种机载电源多路恒压输出的控制方法，其特征在于，DC/DC多路分压变换模块向多路负载提供稳定的电压，所述DC/DC多路分压变换模块从AC/DC模块和/或储能模块获取电能。优选的，DC/DC多路分压变换模块具有多个二阶电子变换器，每个二阶变换器均至少向一路机载负载进行供电。优选的，建立电力电子变换器的切换控制器的控制模型，简称为切换系统模型，根据所述切换系统模型对二阶电力电子变换器进行控制，以输出恒定且满足负载需求的电压。优选的，输出恒定且满足负载需求的电压具体控制方式如下：设模型为二阶，则二阶变换器的切换系统模型如下：其中的是系统的状态变量，是常数矩阵，对于二阶系统来说nx＝2，m是切换系统子系统的个数；一般而言，x＝[x1x2]T，x1为电感电流，x2为输出电压，上标T表示向量转置；设系统状态变量的期望值xd为恒值，则得到误差系统函数是：e＝x(t)-xd(t)ki是定义的一个常数矩阵，(X(t)与一样)是系统的状态变量，xd(t)实际上就是前面提到的状态变量期望值；定义vi(e(t))为切换子系统i的Lyapunov函数，表示为：vi(e(t))＝e(t)TPie(t)+e(t)TSi，(3)其中Pi为对称阵，满足下式：其中αi＞0为给定常数，M为相应维数的对称矩阵，SiT、AiT、kiT分别是Si、Ai、ki的转置，先求解不等式(4)和(5)得到Pi及Si，进而按照式(3)计算vi(e(t))；选择切换控制规律，设σ(t)是开关切换信号，σ(t):[0,∞)→{1,...m}是时间的分段常数函数，σ(t)＝i表示当前系统运行在第i个子系统，针对误差系统式(2)，设定如下切换控制规律：式(6)表示选择Lyapunov函数最大的子系统作为当前子系统，使得系统切换到这个子系统工作；根据输出误差e2调节电流参考值xd1，在理想状态下，电流参考值为xd1＝IL0；当存在参数不确定或输入电压与负载发生变化时，调节电流参考值为：xd1＝(1+β)IL0＝ucpIL0(7)其中β＝(kp·e2+kI∫e2dt)/xd2，kp是PI补偿器的比例系数，kI是PI补偿器的积分系数，e2＝x2-xd2，xd2为输出电压参考值。优选的，所述二阶电子变化器包括Boost变换电路，根据电路基本规律得到Boost变换器的动态方程为：其中x＝[x1x2]T＝[iLvC]T，iL为电感电流值，vC为输出电压值，Ai、bi分别为系统矩阵和输入矩阵，当设置子系统个数m＝3时，则nx＝2，i＝1,2,3，U＝E，E为输入直流电源电压值，则有以下三个模式：模式1：Boost变换电路开关S闭合，此时系统矩阵和输入矩阵分别为：模式2：Boost变换电路开关S断开，同时电感电流iL大于0，此时系统矩阵和输入矩阵分别为：模式3：Boost变换电路开关S断开，同时电感电流iL等于0，此时系统矩阵和输入矩阵分别为：本专利技术具有如下优点：(1)解决了在现有双级式矩阵变换器拓扑结构基础上，在三相输入交流电源中性点引出一个由两个双向开关构成的桥臂，该桥臂的引入大大提高了AC/DC变换器容错控制时的灵活度；(2)针对DC/DC变换器电流参考值，不需测量输入和负载，根据输出误差调节电流参考值，从而提高稳态精度的方法，实现了自动调节切换控制，能够在保证DC/DC变换器控制全局稳定性的同时对输入电压、负载等变化具有鲁棒性，加快了多路输出电压的响应速度。附图说明图1示出了本专利技术的一种机载电源多路恒压输出的控制方法的框图；图2示出了一种机载电源多路恒压输出的控制方法的流程图。具体实施方式图1示出了一种机载电源多路恒压输出的控制方法10，该系统10包括：AC/DC模块11，用于将机载发电机的交流电转换为直流电；蓄电池模块12，用于在电源系统10欠载时储存电能，在电源系统10过载时，输出直流电能；DC/DC多路分压变换模块13，用于将AC/DC模块11和/或蓄电池模块13，进行电压变换，用于为多路机载负载30供电；控制模块14，用于控制电源系统10的运行；其特征在于，所述AC/DC模块11为具有容错功能的双级式矩阵变换器，所述DC/DC多路分压变换模块为多个二阶电力电子变换器，每个二阶电力电子变换器负载一路机载负载供电，每个二阶电力电子变换器均独立控制。优选的，所述AC/DC模块11包括：整流级电路和容错电路；所述容错电路包括两个串联的双向开关S1、S2，S1、S2的连接点与三相交流输入电源的中性点相连；S1的另一端与整流级电路直流母线侧的正端(P)相连，S2的另一端与整流级电路直流母线侧的负端相连；所述整流级电路为由6个双向开关管Sap、Sbp、Scp、San、Sbn、Scn构成的三相整流电路；其中，Sap和San、Sbp和Sbn、Scp和Sca分别串联形成三个桥臂，Sap、Sbp、Scp分别为对应桥臂的上管，San、Sbn、Scn分别为对应桥臂的下管，三个桥臂的上、下管分别与整流级电路直流母线侧的正端和负端相连；Sap和San、Sbp和Sbn、Scp和Scn的连接点分别与机载发电机的三个输出端相连。优选的，所述双向开关S1、S2均由两个带反并联二极管的IGBT器件共发射极连接组成。其中，控制模块14构建上述具有容错功能的双级式矩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机载电源多路恒压输出的控制方法，其特征在于，DC/DC多路分压变换模块向多路负载提供稳定的电压，所述DC/DC多路分压变换模块从AC/DC模块和/或储能模块获取电能。

【技术特征摘要】
1.一种机载电源多路恒压输出的控制方法，其特征在于，DC/DC多路分压变换模块向多路负载提供稳定的电压，所述DC/DC多路分压变换模块从AC/DC模块和/或储能模块获取电能。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，DC/DC多路分压变换模块具有多个二阶电子变换器，每个二阶变换器均至少向一路机载负载进行供电。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，建立电力电子变换器的切换控制器的控制模型，简称为切换系统模型，根据所述切换系统模型对二阶电力电子变换器进行控制，以输出恒定且满足负载需求的电压。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，输出恒定且满足负载需求的电压具体控制方式如下：设模型为二阶，则二阶变换器的切换系统模型如下：其中的是系统的状态变量，是常数矩阵，对于二阶系统来说nx＝2，m是切换系统子系统的个数；一般而言，x＝[x1x2]T，x1为电感电流，x2为输出电压，上标T表示向量转置；设系统状态变量的期望值xd为恒值，则得到误差系统函数是：e＝x(t)-xd(t)ki是定义的一个常数矩阵，(X(t)与一样)是系统的状态变量，xd(t)实际上就是前面提到的状态变量期望值；定义vi(e(t))为切换子系统i的Lyapunov函数，表示为：vi(e(t))＝e(t)TPie(t)+e(t)TSi，(3)其中Pi为对称阵，满足下式：其中αi＞0为给定常数，M为相应维数的对称矩阵，SiT、AiT、kiT分别是Si、Ai、ki的转置，先求解不等式(4)和(5)得到Pi及Si，进而按照式(3)计算vi(e(t))；选择切换控制规律，设σ(t)是开关切换信号，σ(t):[0,∞)→...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄诗平，
申请(专利权)人：广州市科恩电脑有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44