1.一种低纹波可调直流稳压电源控制参数自整定方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)建立比例积分‑矢量比例积分复合控制的各控制参数K1、K2、K3、K4与该直流稳压电源输出电压纹波系数α和稳态精度β间的数学模型;具体为:S11、以Buck‑Boost中频逆变电路中电感电流iL和电容电压uC为系统状态变量,建立其状态微分方程:
式中:iL为电感电流,uC为电容电压,Udc为Buck‑Boost中频逆变电路输入侧直流电压实测值,d为Buck‑Boost中频逆变电路中功率开关的占空比,L和C分别为Buck‑Boost中频逆变电路中的电感和电容值,R为负载电阻;
S12、将比例积分‑矢量比例积分复合控制的传递函数代入公式(1),求得Buck‑Boost中频逆变电路中对应功率开关的占空比d:
式中:ΔuC为电容参考电压与其实际电压的偏差,Io为直流稳压电源实际输出电流,iL为电感电流,uC为电容电压,Udc为Buck‑Boost中频逆变电路输入侧直流电压实测值,λ1和λ2为中间变量,无特殊含义;其中:2
λ1=2K2t/C‑4K3sin5ωt/5ωC‑4K4cos5ωt/25ω C,2
λ2=‑25ω LK1sin5ωt/6ω+25LK3cos5ωt/6+5LK4sin5ωt/6ω,上式中,K1、K2分别为比例积分控制的比例系数和积分系数,K3、K4分别为矢量比例积分控制的比例系数和增益系数,ω为Buck‑Boost中频逆变电路输出电压角频率,L和C分别为Buck‑Boost中频逆变电路中的电感和电容值,t为Buck‑Boost中频逆变电路的实际运行时间;
S13、根据步骤S11、S12所得结果,分别建立该直流稳压电源输出电压纹波系数α、稳态精度β与该Buck‑Boost中频逆变电路中占空比d的函数关系,从而分别得到纹波系数α、稳态精度β与控制参数K1、K2、K3、K4的函数关系:式中:纹波系数α=直流电压中交流成分的峰峰值/直流电压平均值,稳态精度β=(实际输出电压‑参考输出电压)/参考输出电压×100%,k1、k2、k3、k4、k5、k6、k7均为常系数,Uoref为直流稳压电源参考输出电压;
(2)在该直流稳压电源额定输出电流范围内任取某一电流为起点,等间距选取n组输出电流值Io;
(3)根据步骤(1)所建立的数学模型,针对步骤(2)所选取的每一组输出电流值采用多目标人工蜂鸟优化算法对其比例积分‑矢量比例积分复合控制的各控制参数进行优化,以获得所述低纹波可调直流稳压电源各组电流Io对应的各控制参数最优值;
(4)根据步骤(2)选取的n组输出电流值及其通过步骤(3)计算所得n组最优控制参数,采用数值拟合方法得到各最优控制参数与直流稳压电源输出电流值Io间的函数关系式;
(5)将直流稳压电源的实际输出电流值代入步骤(4)所得函数关系式,即可得到在该电流下所对应的最优控制参数,从而使该直流稳压电源在任意负载工况下均能获得最佳的输出电压纹波系数和稳态精度指标。
2.根据权利要求1所述的低纹波可调直流稳压电源控制参数自整定方法,其特征在于,步骤(3)的具体操作为:
S31、将步骤(2)选取的n组直流稳压电源的输出电流值作为多目标人工蜂鸟优化算法的判定参考值;
S32、初始化多目标人工蜂鸟优化算法的相关参数,包括种群大小N、最大迭代次数M、种群维度D、种群上下边界Up和Low、外部存档大小S;
S33、建立多目标人工蜂鸟优化算法的多目标适应度函数;
S34、随机初始化多目标人工蜂鸟优化算法初代种群X各个体的位置x1(K1,K2,K3,K4),根据步骤S33所得多目标适应度函数求得初代种群X各个体的适应度值f(x1),并将初代种群X各个体的位置及其适应度值保存在存档中;
S35、配置种群个体随机方向和距离,获得第m代种群各个体的位置xm(K1,K2,K3,K4);
S36、获取第m代种群各个体的适应度值f(xm),计算各个体的拥挤距离,采用非支配排序法获取其中的最优个体,并将最优个体的位置xm最优(K1,K2,K3,K4)及其适应度值f(xm最优)保存至存档中;
S37、判断当前存档是否超出所设外部存档大小S的限制,若是,则根据存档中各个体的拥挤距离进行筛选,淘汰其中超出预设存档数量的个体;
S38、判断当前迭代次数是否达到预设的最大迭代次数M,若是,则进入步骤S39;反之,迭代次数加1,返回步骤S35;
S39、输出最优个体对应的位置x最优(K1,K2,K3,K4),即比例积分‑矢量比例积分复合控制各控制参数K1、K2、K3、K4的最优值。
3.根据权利要求1所述的低纹波可调直流稳压电源控制参数自整定方法,其特征在于,步骤S33建立的多目标适应度函数具体为:式中:f(K1,K2,K3,K4)为纹波系数α和稳态精度β同时最小化的适应度函数,f1(K1,K2,K3,K4)、f2(K1,K2,K3,K4)分别为纹波系数α和稳态精度β的目标函数,K1、K2、K3、K4分别为比例积分控制的比例系数和积分系数以及矢量比例积分控制的比例系数和增益系数。
4.根据权利要求1所述的低纹波可调直流稳压电源控制参数自整定方法,其特征在于,步骤(4)所得各函数关系式具体如下:
最优控制参数K1与电源输出电流Io间的函数关系式K1(Io)为:最优控制参数K2与电源输出电流Io间的函数关系式K2(Io)为:最优控制参数K3与电源输出电流Io间的函数关系式K3(Io)为:K3(Io)=c1sin(c2Io+c3)+c4sin(c5Io+c6)+c7sin(c8Io+c9)+c10sin(c11Io+c12) (9)最优控制参数K4与电源输出电流Io间的函数关系式K4(Io)为:式中:a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8分别为K1(Io)函数中的常系数,b1、b2、b3、b4、b5、b6、b7分别为K2(Io)函数中的常系数,c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7、c8、c9、c10、c11、c12分别为K3(Io)函数中的常系数,g1、g2、g3、g4、g5、g6、g7、g8、g9、g10、g11、g12、g13、g14、g15、g16、g17、g18为分别K4(Io)函数中的常系数,各常系数均通过最小二乘法拟合而得。