机载电源特性电磁兼容监测用电流探测方法及探测系统技术方案

本发明专利技术属于电源信号识别技术领域，公开了机载电源特性电磁兼容监测用电流探测方法及探测系统。电流探测器采集机载负荷的电流信号，并进行处理，获取电流信号的绝对相位；电磁兼容监测处理器将本时刻采样的电流通过电流环控制策略得到下一时刻的预测电压并作为机载负荷电流环的输出，并对机载负荷电压耦合采用矢量解耦进行控制；利用变换器运行的内外环预测控制模型，得到机载负荷正常运行下机载电源的最优输出控制量，并将最优输出控制占空比送入载波移相模块中，获得机载电源开关脉冲信号。本发明专利技术提动态响应速度较快，在存在外部扰动的情况下能够准确快速跟踪电流给定，具有较强的抗干扰能力，满足负载应用。满足负载应用。满足负载应用。

【技术实现步骤摘要】
机载电源特性电磁兼容监测用电流探测方法及探测系统


[0001]本专利技术属于电源信号识别
，尤其涉及机载电源特性电磁兼容监测用电流探测方法及探测系统。

技术介绍

[0002]机载电源已经广泛应用于燃料电池汽车动力系统、光伏发电、UPS、储能系统等领域中，由于机载电源应用的场合众多、环境参数等不确定性，其工作状态也会受到影响，若其工作过程中，由于外界环境、自身配置等变化，机载电源的电流有可能就会发生较大变化，如果机载电源工作电流急剧增大，轻则机载电源的功耗上升而严重影响机载电源的寿命，重则会烧毁机载电源甚至会损坏整套应用系统，所以机载电源的DC参数尤其是电流参数的监测愈加重要。
[0003]随着机载电源的电流急剧变化，导致电磁兼容(EMC)问题更加突出，这对于机载电源的稳定性提出了挑战。对于机载电源内部的电磁干扰现象并无监控措施，电磁兼容问题主要通过EMC测试，针对敏感区域进行屏蔽等方式削弱电磁干扰的影响。
[0004]这里无法针对机载电源内部的电磁兼容情况进行监控，在机载电源设计的时候虽然针对EMC问题进行了改善，但随着机载电源使用年限的增加，电磁兼容强度或电磁干扰的屏蔽效果可能发生明显改变，导致改善措施失效；此时若无法及时调整，对于机载电源的稳定性会造成明显威胁，而导致机载电源损坏等问题。
[0005]其中变换器是连接直流母线和储能介质的重要桥梁，具有减小每相开关器件的电流应力和开关损耗的优点。采用交错并联的拓扑结构可以完成较高的频率输出，降低每相开关频率。对于需要低输入电流纹波，高动态响应的蓄电池和光伏阵列电池来说，运用交错并联技术是一种很好的解决方案。
[0006]在传统的交错并联DC/DC变换器的各类控制方法中，双闭环PI控制最为成熟，但传统的双闭环控制采用的是比例
‑
积分(PI)控制，反应时间慢、调整时间长，且多个PI控制器参数调节不易，动态性能受到了很大的限制。模型预测控制以其较快的动态响应速度和灵活的控制目标被广泛应用于电机驱动等相关领域，若内外环均采用MPC的控制策略，系统的动态响应速度将会大大增加。然而MPC的控制性能很大一部分取决于系统建模的精确性，电路参数的变化将导致控制系统参数标称值与系统实际参数值不匹配，变换器工作点远离标称值，进而影响控制系统的稳定性和鲁棒性。由于工况的变化，系统容易受到干扰，如负载电阻的扰动、输入输出电压的波动以及电感、电容的非理想性引起的电流参数失配都可能导致变换器的不稳定，出现静态误差。
[0007]因此，需要一种机载电源特性电磁兼容监测用电流探测系统、方法以解决上述缺陷是必要的。

技术实现思路

[0008]为克服相关技术中存在的问题，本专利技术公开实施例提供了机载电源特性电磁兼容
监测用电流探测方法及探测系统。
[0009]所述技术方案如下：机载电源特性电磁兼容监测用电流探测方法，包括以下步骤：
[0010]S1，电流探测器采集机载负荷的电流信号，通过电流控制器对电流信号进行处理并获取电流信号的绝对相位；
[0011]S2，基于获取的绝对相位，电磁兼容监测处理器将本时刻采样的电流通过电流环控制策略得到下一时刻的预测电压，并作为机载负荷电流环的输出，抵消采样延时，对机载负荷电压耦合采用矢量解耦进行控制；
[0012]S3，根据矢量解耦控制的机载负荷电流，利用变换器运行的内外环预测控制模型，得到机载负荷正常运行下机载电源的最优输出控制量，并将最优输出控制量占空比送入载波移相模块中，获得机载电源开关的脉冲信号。
[0013]在步骤S1中，电流探测器采集机载负荷的电流信号，通过电流控制器对电流信号进行处理并获取电流信号的绝对相位，具体包括：
[0014]步骤1，采集机载负荷的电流信号m
sa
,m
sb
,m
sc
，对采集的数据进行预处理，并去除电流信号m
sa
,m
sb
,m
sc
的干扰分量，将每一路电流信号幅值进行归一化，得到过滤时间序列Y
a
,Y
b
,Y
c
；
[0015]步骤2，对得到的过滤时间序列Y
a
,Y
b
,Y
c
分别求导，得到序列Y'
a
,Y'
b
,Y'
c
；
[0016]步骤3，对任意t＝t
i
时刻，令滤除趋向量a＝(1,1,1)，并构造过滤时刻t
i
的滤除趋向量集合Y
i
＝[Y
a
(t
i
),Y
b
(t
i
),Y
c
(t
i
)]和过滤时刻t
i
求导后滤除趋向量集合Y'
i
＝[Y'
a
(t
i
),Y'
b
(t
i
),Y'
c
(t
i
)]；其中i＝1,2,3,
…
,N，N为采样点数；对于每一t＝t
i
时刻，计算过滤时刻t
i
的滤除趋向量集合平方值得到包含交流电的幅值信息的序列B(t
i
)；
[0017]步骤4，对于每一个过滤时刻t
i
，计算三个滤除趋向量的三重积aY
i
Y'
i
，得到序列O(t
i
)；通过对序列O(t
i
)序列进行去均值，并除以再进行积分，得到信号序列D(t
i
)，信号序列D(t
i
)为三相电流信号m
sa
,m
sb
,m
sc
的绝对相位。
[0018]在步骤1中，对采集的数据进行预处理，包括：
[0019](1)去除所采集的电流信号中包含的干扰分量，表达式为：
[0020]m
n
＝m
sn
‑
mean(m
sn
)
[0021]其中，m
n
为干扰分量值，m
sn
为当前电流序列m分量值，mean(m
sn
)为计算电流序列m的均值；
[0022](2)将采集的每一路的电流信号除以对应电流序列的最大值进行幅值归一化，得到：
[0023][0024]其中，Y
n
为归一化后幅值比值，max(m
n
)为取电流序列m中的最大值。
[0025]在步骤2中，求导的公式为：
[0026][0027]其中，Y'
m
(t
i
)为电流序列m在过滤时刻t
i
求导后滤除趋向量，f...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机载电源特性电磁兼容监测用电流探测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1，电流探测器采集机载负荷的电流信号，通过电流控制器对电流信号进行处理并获取电流信号的绝对相位；S2，基于获取的绝对相位，电磁兼容监测处理器将本时刻采样的电流通过电流环控制策略得到下一时刻的预测电压，并作为机载负荷电流环的输出，抵消采样延时，对机载负荷电压耦合采用矢量解耦进行控制；S3，根据矢量解耦控制的机载负荷电流，利用变换器运行的内外环预测控制模型，得到机载负荷正常运行下机载电源的最优输出控制量，并将最优输出控制量占空比送入载波移相模块中，获得机载电源开关的脉冲信号。2.根据权利要求1所述的机载电源特性电磁兼容监测用电流探测方法，其特征在于，在步骤S1中，电流探测器采集机载负荷的电流信号，通过电流控制器对电流信号进行处理并获取电流信号的绝对相位，具体包括：步骤1，采集机载负荷的电流信号m
sa
，m
sb
，m
sc
，对采集的数据进行预处理，并去除电流信号m
sa
，m
sb
，m
sc
的干扰分量，将每一路电流信号幅值进行归一化，得到过滤时间序列Y
a
，Y
b
，Y
c
；步骤2，对得到的过滤时间序列Y
a
，Y
b
，Y
c
分别求导，得到序列Y
′
a
，Y
′
b
，Y
′
c
；步骤3，对任意t＝t
i
时刻，令滤除趋向量a＝(1，1，1)，并构造过滤时刻t
i
的滤除趋向量集合Y
i
＝[Y
a
(t
i
)，Y
b
(t
i
)，Y
c
(t
i
)]和过滤时刻t
i
求导后滤除趋向量集合Y
′
i
＝[Y
′
a
(t
i
)，Y
′
b
(t
i
)，Y
′
c
(t
i
)]；其中i＝1，2，3，
…
，N，N为采样点数；对于每一t＝t
i
时刻，计算过滤时刻t
i
的滤除趋向量集合平方值得到包含交流电的幅值信息的序列B(t
i
)；步骤4，对于每一个过滤时刻t
i
，计算三个滤除趋向量的三重积aY
i
Y
′
i
，得到序列O(t
i
)；通过对序列O(t
i
)序列进行去均值，并除以再进行积分，得到信号序列D(t
i
)，信号序列D(t
i
)为三相电流信号m
sa
，m
sb
，m
sc
的绝对相位。3.根据权利要求2所述的机载电源特性电磁兼容监测用电流探测方法，其特征在于，在步骤1中，对采集的数据进行预处理，包括：(1)去除所采集的电流信号中包含的干扰分量，表达式为：m
n
＝m
sn
‑
mean(m
sn
)其中，m
n
为干扰分量值，m
sn
为当前电流序列m分量值，mean(m
sn
)为计算电流序列m的均值；(2)将采集的每一路的电流信号除以对应电流序列的最大值进行幅值归一化，得到：其中，Y
n
为归一化后幅值比值，max(m
n
)为取电流序列m中的最大值。4.根据权利要求2所述的机载电源特性电磁兼容监测用电流探测方法，其特征在于，在步骤2中，求导的公式为：其中，Y
′
m
(t
i
)为电流序列m在过滤时刻t
i
求导后滤除趋向量，f
s
为采样频率，n为机载负
荷的电流项，Y
′
n
(t
i+1
)为电流序列m在t
i+1
过滤时刻求导后滤除趋向量，Y
′
n
(t
i
)为电流序列m在t
i
过滤时刻求导后滤除趋向量，Δt过滤时刻均值。5.根据权利要求2所述的机载电源特性电磁兼容监测用电流探测方法，其特征在于，在步骤3中，滤除趋向量的计算公式为：a＝[1，1，1]Y
i
＝[Y
a
(t
i
)，Y
b
(t
i
)，Y
c
(t
i
)]Y
′
i
＝[Y
′
a
(t
i
)，Y
′
b
(t
i
)，Y
′
c
(t
i
)]其中，a为滤除趋向量，Y
i
为过滤时刻t
i
的滤除趋向量集合，Y
′
i
为过滤时刻t
i
的求导后滤除趋向量集合，Y
a
(t
i
)为电流项a在t

【专利技术属性】
技术研发人员：李海洋，王晓博，杜一俊，
申请(专利权)人：西安苏试广博环境可靠性实验室有限公司，
类型：发明
国别省市：