[发明专利]一种能应对船舶混合动力电能转换器的高效控制策略

权利要求书

1.一种能应对船舶混合动力电能转换器的控制策略，应用于船舶混合动力的DC/AC电能转换，实现开关管的控制，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：根据预设的电流参考设定值和系统参数的标称值，计算出期望占空比所述系统参数的标称值包括负载电感L和负载电阻R；计算期望占空比的具体过程包括步骤S11至S12：

S11：将DC/AC逆变器的数学表达式进行旋转坐标变换，得到转换角为θ的dq坐标下数学模型：其中DC/AC逆变器的数学表达式见下式(1)；

(1)式中，v_no(t)为公共端即三相负载侧输出共接与直流地之间的电压；V_dc为直流母线电压；R为负载电阻；L为负载电感；i_x为单相x的电流输出值；s_x为x相输入开关值，隶属于有限开关集S；所述有限开关集S具体为：

dq坐标下数学模型见下式(2)；

(2)式中，i_dq为电流i_x的dq变换值；s为开关输入状态值，s∈S；A为系统矩阵，B为系统输入矩阵，M_T为转换矩阵，A、B以及M_T分别取值为：

上式A的系统矩阵中的w为旋转角频率；

S12：对预设的电流参考设定值i^*(k)进行dq变换，并求解相应的d轴参考电流和q轴参考电流将d轴和q轴的参考电流进行组装，得到转置后的参考电流设定值

令式(2)中的导数项控制输入u＝M_Ts，然后将带入式(2)，从而得到满足参考设定值跟踪需要的系统控制输入u^*；

根据公式(3)，计算出期望占空比

步骤二：将期望占空比作用于有限开关集S得到调制后的有限开关集D，即：

则控制器输出的到具体开关管的高低电平占空比D(k)具体为：

(5)式中，da、db、dc为对应于被控制的三相桥臂开关管的占空比，与三角波调制后可形成高低电平的脉冲信号；k为离散化的序列号，D(k)即第k时刻的D值；

步骤三：将采样得到的当前电流值i_αβ(k)输入预测模型，得到电流的预测值i_αβ(k+1)；其中获得预测模型具体过程为：

设采样时间为T_s，将公式(1)进行αβ变换，设采样时间为T_s，带入近似公式得到用于预测的离散数学模型，其中表示αβ坐标下的电流导数值；该预测的数学模型具体见公式(4)：

公式(4)中，i_αβ(k+1)＝[i_α,i_β]_k+1，即第k+1时刻时αβ坐标系下的电流值；v(k+1)为第k+1时刻时αβ坐标系下的矢量电压；

步骤四：初始化代价函数的输出值为无穷大，即g＝∞,然后将有限开关集D的8个开关序列依次带入到预测模型即公式(4)中，计算出每个开关序列作用下的电流输出值i_αβ(k+1)，并将该电流值带入到代价函数中计算出代价函数值g(j)，通过比较所有8个代价函数值，直至找到使得代价函数最小的开关序列，最终将最小的开关序列作用于开关管实现电流的跟踪控制目标，即输出电流i_α(k+1)跟踪电流参考值输出电流i_β(k+1)跟踪电流参考值

其中代价函数具体为公式(6)

2.根据权利要求1所述的一种能应对船舶混合动力电能转换器的控制策略，其特征在于：步骤一中计算期望占空比的具体过程还包括步骤S13；

S13：将求出的期望占空比进行放大，放大比例为0％～20％之间，即

上式中为放大后新的期望占空比。