[发明专利]开关切换序列控制方法、系统、存储介质、装置及应用

说明书

本发明属于功率开关控制技术领域，公开了一种开关切换序列控制方法、系统、存储介质、装置及应用，建立一阶连续开关系统模型；设计输入变量u；得到功率元件开关切换序列；得到跟踪误差并分析。系统包括：基于单相L型逆变器模型，建立一阶连续开关系统模型；可控直流电源，用于产生控制输入变量u的幅值大小；控制板，用于编写DSP程序使得逆变器中的功率开关元件按所设计的开关序列进行导通和关断；带数字滤波功能的示波器，用于观测电流信号和跟踪给定信号，并进行误差分析。本发明基于开关控制理论充分讨论整个电力系统的稳定性，其跟踪给定信号的动态响应快，在跟定信号发生改变时，有着精确的稳态误差。

技术领域

本发明属于功率开关控制技术领域，尤其涉及一种开关切换序列控制方法、 系统、存储介质、装置及应用。

背景技术

在过去的几十年中，电力电子设备得到了很好的发展，并且在功率系统中 使用了MOSFET，IGBT等大量功率开关元件，因此电网是高开关量的，功率系 统成为了开关系统，这对性能造成了挑战从单个电力电子设备到整个电力系统 的稳定性。应基于开关控制理论充分讨论整个电力系统的稳定性。但是，从理 论上讲，没有系统的理论来解决单个电力电子设备对整个电力系统稳定性的影 响。对于单个电力电子设备，传统调制方法是所谓的脉冲宽度调制(PWM)。 根据面积等效原理，通过比较固定频率载波和设计的连续控制器的输出来实现 开关控制。为了提高PWM的性能，提出了许多先进的调制方法，例如SPWM 和SVPWM，以提高电源开关系统的精度。但是，在设计基于平均模型的方法时， 将忽略调制的影响。理论上没有讨论使用基于平均模型的控制器进行上述调制 的稳定性和稳态精度。模型预测控制(MPC)是另一种众所周知的开关控制策 略，已广泛应用于多种电源开关系统中。在最近的几十年中，文献提供了大量 先进的MPC，以提高各种电力电子设备的性能。但是，MPC的模型是离散的， 因此无法描述连续区域中的细节。而且，这些讨论不能提供稳态误差的准确分 析。

此外，当大量的电源开关设备连接到电网中时，这些设备会相互影响，性 能和稳定性也会下降。通过同步不同转换器中PWM的载波，全局同步PWM来 抑制高次谐波。控制PWM载波的相位，以减少由不同电源开关系统引起的高频 振荡。进一步证明，每个电力电子设备的开关控制策略对整个系统都有重大影 响。但是，上述方法只是通过设计来提高系统的性能，并没有对其系统进行系 统稳定性分析，上述方法没有提供系统的理论来分析功率开关控制的稳定性和 稳态精度。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：目前当大量的电源开关设 备连接到电网中时，性能和稳定性也会下降，没有提供系统的分析功率开关控 制的稳定性和稳态精度。

解决以上问题及缺陷的难度为：现有PWM方法基于面积等效原理，忽略 了给定信号扰动在调制层面带来的误差，这限制了跟踪精度。

解决以上问题及缺陷的意义为：创新一种新的控制方法，能够有效分析系 统稳定性，且提高跟踪精度，并为电力电子系统调制提供借鉴意义。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种开关切换序列控制方法、系 统、存储介质、装置及应用。

本发明是这样实现的，一种开关切换序列控制方法，所述开关切换序列控 制方法包括：

第一步，建立一阶连续开关系统模型；

第二步，设计输入变量u；

第三步，得到功率元件开关切换序列；开关时间序列k_i表达式：

其中，0≤k_i≤1，λ为一阶连续系统特征值，λ＞0，U和b为常数，U＞0，T 为时间周期，x^*为跟踪给定信号；U为可控直流电源幅值，b由L逆变器参数和 逆变器两端等效负载决定；

第四步，得到跟踪误差并分析。