预测控制系统技术方案

本发明专利技术提供一种用于电源转换电路的预测控制系统，该系统包括第１采样单元和控制单元，第１采样单元在通断开关的一周期内，多次获取在电源转换电路内的开关中流动的电流作为第１采样实测值，控制单元在采样时，将第１采样实测值或基于第１采样实测值的值与预定阈值范围进行比较，并判断该值是否小于或大于阈值，当该值在预定阈值范围内时，预测全部或部分下次采样时的第１采样值，［１］当第１采样预测值在阈值范围内时，维持开关的操作状态，［２］当第１采样预测值大于或小于阈值范围时，计算改变开关的操作状态的时刻，并在该时刻改变开关的操作状态。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种通过通断开关，将输入侧的电力输送至输出侧的电源转 换用预测控制系统，尤其涉及在接通期间，按照每个采样判断通断开关状态 的改变或预测该改变时刻，从而能够高速控制的电源转换用预测控制系统。
技术介绍
公所周知，以往在于控制功率半导体开关元件，为了解消延时控制而确 实地控制关闭(或接通)时发生的电压变动，作为时序数据依次存储表示功 率半导体开关元件的操作状态的操作状态数据的技术(专利公开2006-42565)。在此技术中，作为时序数据依次存储在关闭(或接通)时表示功率半导 体开关元件的操作状态的操作状态数据。而且，根据该操作状态数据预测下 次关闭(或接通)时的功率半导体开关元件的操作状态，并根据该预测结果， 使得超调电压(或下超调电压)等变动减小，设定下次关闭(或接通)时的电压。而且，例如在DC/DC转换器，为了进行高速控制(应答性高的控制)， 推测电流控制用开关的关闭时间。例如，在接通期间，进行2次开关电流的 采样，并检测出电流的增加率，推测该开关电流达到预定阈值(因负载变动 的值)的时刻，关闭开关的方法。专利文献1:日本专利公开2006-42565号公报
技术实现思路
但是，所述的以往技术或方法不能应对高精度地控制^iV命令，或者电源电压急剧变化的情况，或者负载急剧变化(即所述预定阈值急剧变化)的 情况等。并且，存在在电流值本身的变化率急剧变化时也不能应对的问题。本专利技术的预测控制系统将权利要求(1)至(8)作为要旨。(1) 一种电源转换电路用预测控制系统，该系统通过通断开关，将输 入侧的电力输送至输出侧，其特征在于，该系统包括第1采样单元和控制单 元，所述第l采样单元，在通断所述开关的一周期内，多次(以预定间隔N 次(N为2以上的整数，例如N-8， 16， 32等))获取一个或多个流动在所 述电源转换电路内的(a)所述开关的电流、(b)所述开关以外的元件的电 流、(c)出现在所述开关的端电压、(d)出现在所述开关以外的元件的端电 压作为第1采样实测值，所述控制单元，在采样时，判断所述第1采样实测值或根据第1采样实测值的值是否超 过预定阈值(被设定在第1采样实测值或根据所述第1采样实测值的值减少 的一侧的阈值或增加的一侧的阈值)的下限或上限，当未超过该预定阈值时， 预测全部或部分下次采样时的第1采样值，当该第1采样预测值未超过所述阈值时，维持所述开关的操作状态， [2]当该第1采样预测值超过所述阈值时，计算改变所述开关的操作状态 的时刻，并在此时改变所述开关的操作状态。(2) 根据权利要求1所述的预测控制系统，其特征在于，所述电源转 换电路为DC/DC转换器，所述第1釆样实测值为在通断开关中流动的电流 的实测值。(3) 根据权利要求1或2所述的预测控制系统，其特征在于，所述控 制单元，通过至少根据前后2次第1采样实测值的直线近似或曲线近似来求 所述第1采样预测值。(4) 根据权利要求1至3中的任一项权利要求所述的预测控制系统， 其特征在于，所述第1采样单元仅在N位数字值的后M位采样所述第1采 样实测值，所述控制单元仅在N位数字值的后M位求第1采样预测值，仅在每个 所述M位，判断该第1采样预测值是否超过预定阈值。在高位有可能变化时，第1采样单元优选包括能够在全范围内进行采样 的存储装置(寄存器等)。而且，在已知高位无变化时(或者高位变化的可能性低的情况或极其低 的情况)，第1釆样单元无需包括能够在全范围内进行采样的存储装置。例 如，全范围内为N位时，在N位中，只对后M位准备实际上的存储装置， 在前(N-m)位虽不存在现实的存储装置，但对(N-m)位可以考虑设置虚 拟存储装置。(5) 根据权利要求4所述的预测控制系统，其特征在于，所述控制单 元，在所述后M位的采样预测值的后M位为00…0时，或11…1时，扩张 为后(M+l)位，再次求采样预测值。(6) 根据权利要求1至5中的任一项权利要求所述的预测控制系统， 其特征在于，包括至少1个其它采样单元，该第2采样单元，在所述通断l 周期内，多次(例如，以一定间隔8次以上、16次以上、32次以上)通过 所述至少1个其它采样单元求每个采样实测值作为所述阈值。(7) 根据权利要求6所述的预测控制系统，其特征在于，所述电源转 换电路为DC/DC转换器，根据所述其它采样单元的采样实测值为出现在所述电容器两端的电压 的实测值。(8) 根据权利要求6或7所述的预测控制系统，其特征在于，所述至 少1个其它采样单元仅在N位数字值的后M位采样每个采样实测值。6根据本专利技术的预测控制系统，可以高精度地控制pV命令，并且，电源电压或负载急剧变化时也能快速应对。典型的，提供一种在负载急剧变化，电流值的变化率急剧时，能够在适 当地时刻控制通断的预测控制系统。附图说明图1是表示本专利技术的电源转换用预测控制系统的一种实施方式的示意图。图2是表示构成图1的预测控制系统的采样电路的图。图3中的(a)至(h)是表示图1的预测控制系统的操作的时间图。图4是图3中的(c)、 (f)的放大图。图5是表示使用在本专利技术的预测控制系统的数字比较电路的图。 图6中的(A)表示适用于本专利技术的储能升压式电源转换电路的图，图 6中的(B)表示适用于本专利技术的储能升压式电源转换电路的图。 图7是表示适用于本专利技术的逆变整流式电路的图。 图8是表示适用于本专利技术的正向电路的图。 附图标记1-预测控制系统，2-电源转换电路，11-采样电路，12-控制电路，21-开 关，22-续流二极管，23-电抗器，31-电源，32-负载，24-电容器，111-电压 检测用开关电路，112， 114-AD转换电路，113-电流检测用开关电路，121-数字比较单元，122-开关关闭判断单元，123-预测运算单元，124-驱动信号发生单元具体实施例方式提供一种可以高精度地控制pV命令，并且电源电压或负载急剧变化时(典型的，负载急剧变化，电流值的变化率急峻时)也能够快速应对的电源 转换用预测控制系统， 所述控制单元，在采样时，判断所述第1采样实测值或根据所述第1采样实测值的值是 否超过预定阈值(被设定在第1采样实测值或根据所述第1采样实测值的值 减少的一侧的阈值或被设定在增加的一侧的阈值)的下限或上限，当未超过 该预定阈值时，预测全部或局部下次采样时刻的第1采样值，当该第1采样预测值未超过所述阈值时，维持所述开关的操作状态，当该第1采样预测值超过所述阈值时，计算改变所述开关的操作状态 的时刻，并在此时改变所述开关的操作状态。而且，在进行检测和控制时，通过在整个N位中，将高位作为虚位，只 对低位进行检测处理，而快速且高精度地进行检测及控制，其它采样单元，仅在N位数字值的后M位采样各采样实测值。实施例1下面，说明本专利技术的实施方式。图1是表示将本专利技术的预测控制系统适用在典型的储能降压式电源转换 电路中时的一种实施方式的示意图。图1中，预测控制系统1通过通断电源 转换电路2内的开关21将输入侧的电力Pi输送至输出侧(以P。表示输出侧 电力)，并包括第1采样电路(本专利技术中的第1采样单元)11和控制电路(本 专利技术中的控制单元)12 (在图2中详细说明预测控制系统1)。图1中，电源转换电路2由电源31侧的通断开关(图1中的晶体管) 21、与开关2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电源转换电路的预测控制系统，该预测控制系统通过通断开关，将输入侧的电力输送至输出侧，其特征在于，该预测控制系统包括第１采样单元和控制单元，　所述第１采样单元，在通断所述开关的一周期内，多次获取流动在所述电源转换电路内的（ａ）所述开 关中的电流、（ｂ）所述开关以外的元件的电流、（ｃ）出现在所述开关的端电压、（ｄ）出现在所述开关以外的元件的端电压中的一个或多个以作为第１采样实测值，　所述控制单元，　在采样时，判断所述第１采样实测值或根据所述第１采样实测值的值是否超过预 定阈值（被设定在所述第１采样实测值或根据所述第１采样实测值的值减少的一侧的阈值或增加的一侧的阈值）的下限或上限，当所述值未超过所述预定阈值时，预测下次采样时刻的第１采样值的全部或一部分，　［１］当第１采样预测值未超过所述阈值时，维持所述开 关的操作状态，　［２］当所述第１采样预测值超过所述阈值时，计算改变所述开关的操作状态的时刻并在该时刻改变所述开关的操作状态。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2007-5-29 142699/20071.一种用于电源转换电路的预测控制系统，该预测控制系统通过通断开关，将输入侧的电力输送至输出侧，其特征在于，该预测控制系统包括第1采样单元和控制单元，所述第1采样单元，在通断所述开关的一周期内，多次获取流动在所述电源转换电路内的(a)所述开关中的电流、(b)所述开关以外的元件的电流、(c)出现在所述开关的端电压、(d)出现在所述开关以外的元件的端电压中的一个或多个以作为第1采样实测值，所述控制单元，在采样时，判断所述第1采样实测值或根据所述第1采样实测值的值是否超过预定阈值(被设定在所述第1采样实测值或根据所述第1采样实测值的值减少的一侧的阈值或增加的一侧的阈值)的下限或上限，当所述值未超过所述预定阈值时，预测下次采样时刻的第1采样值的全部或一部分，[1]当第1采样预测值未超过所述阈值时，维持所述开关的操作状态，[2]当所述第1采样预测值超过所述阈值时，计算改变所述开关的操作状态的时刻并在该时刻改变所述开关的操作状态。2. 根据权利要求1所述的预测控制系统，其特征在于，所述电源转换 电路为DC/DC转换器，所述第1采样实测值为在通断开关中流动的电流的 实测值。3. 根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：黑川不二雄，
申请(专利权)人：国立大学法人长崎大学，
类型：发明
国别省市：JP[日本]