一种基于无源部件磁特性的余量预测控制方法及系统技术方案

本发明专利技术属于磁特性余量预测控制领域，尤其涉及一种基于无源部件磁特性的余量预测控制方法及系统。其中，基于无源部件磁特性的余量预测控制方法包括基于无源器件磁元件的物理特性，构建变换器的拓扑电路；获取变换器的负载电流、电容电压、开关频率和无源部件安全余量并作为预设代价函数的控制变量；通过电磁学原理将磁元件工作在安全区域的磁约束条件映射到变换器拓扑电路的电参数中，求取最小化代价函数对应的电压矢量状态并作为未来时刻最优电压矢量状态；根据未来时刻最优电压矢量状态，计算未来一段时间内流过无源部件的电流变化轨迹，再通过与预设电流阈值比较，预测出无源部件的设计余量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于无源部件磁特性的余量预测控制方法及系统
本专利技术属于磁特性余量预测控制领域，尤其涉及一种基于无源部件磁特性的余量预测控制方法及系统。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。随着新能源汽车的快速发展和现代电网的智能化水平不断提高，装置的可靠性对电力电子系统模块化、集成化提出更高的要求，设备的小型化、轻量化已成为制约其进一步发展的瓶颈。无源部件通常采用粉芯类和气隙铁氧体等磁芯材料。受限于铁磁材料的磁化特性曲线，铁磁材料的暂态过电流会造成磁过饱和与磁导率下降，并迫使电感下降导致器件发生过热过流损坏。在设计时通常需留出较大安全余量以防止暂态过流。因此研究无源部件的余量控制策略对于电力电子系统的设计有深远意义。现有的无源部件余量控制方法主要是基于遗传算法的多目标参数优化。专利技术人发现，该方法还存在如下不足之处：(1)遗传算法的早熟现象导致系统寻优能力不强，优化量过早陷入局部最优而寻不到全局最优。在遗传算法中引入混沌算子可缓解早熟现象，但需处理重复个体，大大增加计算量，收敛速度难以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于无源部件磁特性的余量预测控制方法，其特征在于，包括：/n基于无源器件磁元件的物理特性，构建变换器的拓扑电路；/n获取变换器的负载电流、电容电压、开关频率和无源部件安全余量并作为预设代价函数的控制变量；/n通过电磁学原理将磁元件工作在安全区域的磁约束条件映射到变换器拓扑电路的电参数中，求取最小化代价函数对应的电压矢量状态并作为未来时刻最优电压矢量状态；/n根据未来时刻最优电压矢量状态，计算未来一段时间内流过无源部件的电流变化轨迹，再通过与预设电流阈值比较，预测出无源部件的设计余量。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于无源部件磁特性的余量预测控制方法，其特征在于，包括：
基于无源器件磁元件的物理特性，构建变换器的拓扑电路；
获取变换器的负载电流、电容电压、开关频率和无源部件安全余量并作为预设代价函数的控制变量；
通过电磁学原理将磁元件工作在安全区域的磁约束条件映射到变换器拓扑电路的电参数中，求取最小化代价函数对应的电压矢量状态并作为未来时刻最优电压矢量状态；
根据未来时刻最优电压矢量状态，计算未来一段时间内流过无源部件的电流变化轨迹，再通过与预设电流阈值比较，预测出无源部件的设计余量。


2.如权利要求1所述的基于无源部件磁特性的余量预测控制方法，其特征在于，预设代价函数的控制目标为：
(a)负载电流参考轨迹与范围约束；
(b)直流环节电容电压平衡；
(c)开关频率减小。


3.如权利要求1所述的基于无源部件磁特性的余量预测控制方法，其特征在于，将计算出的未来时刻电流矢量与当前时刻电流值叠加和与电感的安全电流值进行比较，如果在设定安全范围内，则进行最小化代价函数的电压矢量选择，继续正常工作，根据参考电流进行预测流过无源部件的电流。


4.如权利要求3所述的基于无源部件磁特性的余量预测控制方法，其特征在于，如果当前计算的电压矢量导致输出电流超出电感允许承受最大峰值电流的预设比例，则启动相应的保护机制，放弃当前矢量的选择，判断下一个电压矢量是否符合要求，直到选出一个能工作在安全范围内的电压矢量。


5.如权利要求1所述的基于无源部件磁特性的余量预测控制方法，其特征在于，新的测量时刻到达后，利用当前时刻的输出电流值，计算最小化代价函数并对电感进行电流限制控制，使变换器工作在安全区域内。


6.一种基于无源部件磁特性的余量预测控制系...

【专利技术属性】
技术研发人员：张祯滨，邢千里，李昱，李真，董政，高峰，张品佳，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37