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专利号: 2015101335562
申请人: 湖南科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-12-10
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种Buck-Boost矩阵变换器的复合控制方法,其特征在于,所述复合控制方法包括:步骤1:对Buck-Boost矩阵变换器的逆变级的电容电压控制外环进行控制;

步骤2:对Buck-Boost矩阵变换器的逆变级的电感电流控制内环进行控制。

2.如权利要求1所述的Buck-Boost矩阵变换器的复合控制方法,其特征在于,所述步骤1对Buck-Boost矩阵变换器的逆变级的电容电压控制外环的控制具体为:步骤1a:根据Buck-Boost矩阵变换器的参考输出电压信号并经变换获得电容电压的参考值uC1ref;

步骤1b:检测电容电压的实际值uC1,将其与电容电压的参考值uC1ref进行比较,得到电容电压的偏差△uC1;

步骤1c:将电容电压的偏差△uC1作为复合控制器的输入,复合控制器输出电容电流的参考值iC1ref;

步骤1d:Buck-Boost矩阵变换器的直流侧电压 逆变级输出电流i1、电容电压实际值uC1以及电容电流的参考值iC1ref在数值处理模块中进行处理得到电感电流的参考值iL1ref;

步骤1e:参考值iL1ref经限幅环节限幅后作为电感电流控制内环的参考输入。

3.如权利要求2所述的Buck-Boost矩阵变换器的复合控制方法,其特征在于,所述步骤1a具体为:给定Buck-Boost矩阵变换器的参考输出电压,取其幅值的1.5倍作为直流偏置,再将直流偏置与参考输出电压信号叠加,得到相应电容电压的参考值uC1ref。

4.权利要求1所述的Buck-Boost矩阵变换器的复合控制方法,其特征在于,所述步骤

2对Buck-Boost矩阵变换器的逆变级的电感电流控制内环的控制具体为:

步骤2a:将电容电压控制外环产生的电感电流参考值iL1ref与其实际值iL1进行比较,得到偏差△iL1;

步骤2b:偏差△iL1作为复合控制器的输入,复合控制器输出电感电压的参考值uL1ref;

步骤2c:Buck-Boost矩阵变换器直流侧电压 电容电压实际值uC1、电感电压的参考值uL1ref在数值处理模块中进行处理得到占空比d1;

步骤2d:占空比d1经限幅环节限幅后并根据相应的开关周期确定Buck-Boost DC/DC变换器中对应功率开关的开通时间。

5.如权利要求4所述的Buck-Boost矩阵变换器的复合控制方法,其特征在于,步骤2b具体为:将电感电流的偏差△iL1作为复合控制器的输入;该复合控制器包括重复控制器和PI控制器,偏差信号△iL1经重复控制器延时补偿再经PI控制器运算处理后得到电感电压的参考值uL1ref。

6.如权利要求2或4所述的Buck-Boost矩阵变换器的复合控制方法,其特征在于:在所述复合控制器采用遗传免疫微粒群算法将电容电压偏差信号△uC1和电感电流偏差信号△iL1作为优化适应值,以偏差积分 和 作为系统优化的目标函数。

7.如权利要求6所述的Buck-Boost矩阵变换器的复合控制方法,其特征在于:所述遗传免疫微粒群算法中,设种群规模为M,每个种群粒子的位置矢量Xi由电容电压控制环中低通滤波器截止频率ωC1、PI控制器比例和积分系数kPC1和kIC1、电感电流控制环中低通滤波器截止频率ωL1、PI控制器比例和积分系数kPL1和kIL1组成,包括以下步骤:步骤3a:搜索范围以试凑法获得的控制参数为中心,向四周扩散,如果优化结果接近搜索空间的边缘,则可以在该优化结果的基础上进一步扩展,将优化后得到的低通滤波器截止频率及PI控制器比例与积分系数分别代入电容电压控制外环复合控制器和电感电流控制内环复合控制器中,获得微粒的适应值电容电压差值信号△uC1和电感电流差值信号△iL1;

步骤3b:将各个微粒的适应值与其各自的个体最优解和群体最优解进行比较,更新个体最优解和群体最优解,并判断是否最优;

步骤3c:取出最优解作为最优控制参数。

8.一种Buck-Boost矩阵变换器的复合控制装置,其特征在于:所述装置包括BBMC整流级、BBMC逆变级、网侧电压检测模块、整流控制模块、直流电压检测模块、逆变控制模块、状态变量检测模块和输出电流检测模块,所述BBMC整流级的输入端和网侧电压检测模块的输入端相连;网侧电压检测模块的输出端与整流控制模块的输入端相连;整流控制模块的输出端与BBMC整流级相连,整流控制模块控制BBMC整流级;所述BBMC整流级的输出端与BBMC逆变级的输入端、直流电压检测模块的输入端相连;直流电压检测模块的输出端与逆变控制模块的输入端相连;逆变控制模块的输出端与BBMC逆变级相连,逆变控制模块控制BBMC逆变级;BBMC逆变级的输出端与状态变量检测模块的输入端和输出电流检测模块的输入端相连;状态变量检测模块的输出端和输出电流检测模块的输出端与逆变控制模块相连。

9.如权利要求8所述的Buck-Boost矩阵变换器的复合控制装置,其特征在于:所述逆变控制模块还包括:复合控制模块、数值处理模块、限幅模块;复合控制模块、数值处理模块和限幅模块顺序连接,逆变控制模块将直流电压检测模块、状态变量检测模块和输出电流检测模块输入的信号进行处理后输出控制BBMC逆变级的信号。

10.如权利要求9所述的Buck-Boost矩阵变换器的复合控制装置,其特征在于:所述复合控制模块包括电容电压控制外环的复合控制器和电感电流控制内环中的复合控制器;

所述电容电压控制外环的复合控制器和电感电流控制内环中的复合控制器分别包括重复控制器和PI控制器;所述重复控制器包括周期延时环节和低通滤波器。