合肥工業大學黃海宏獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉合肥工業大學申請的專利EAST快控電源輸出電流快速均衡控制方法及其系統獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN119945174B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-23發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202510109149.1,技術領域涉及:H02M7/48;該發明授權EAST快控電源輸出電流快速均衡控制方法及其系統是由黃海宏;陳昭;王海欣設計研發完成,并于2025-01-23向國家知識產權局提交的專利申請。
本EAST快控電源輸出電流快速均衡控制方法及其系統在說明書摘要公布了:本發明涉及EAST快速控制電源技術領域,提供了一種基于變增益滑模的EAST快控電源輸出電流快速均衡控制方法,包括:對EAST快速控制電源輸出總電流和各個支路電流進行采樣,并獲取參考電流信號值;根據EAST快控電源結構和電路的約束方程外推得到k+1周期內的輸出電流iok+1,對系統進行數字控制過程中的延時補償;自適應調節各個支路電流均衡增益值c;建立輸出電流快速均衡控制滑模面函數并對傳統的滑模指數趨近率進行改進優化;進行離散化后求解得到控制率,進而得到占空比的PWM波,控制開關管的導通與關斷。本發明解決了EAST快控電源輸出總電流動態響應慢和支路電流不均衡問題,提升等離子體垂直位移平衡控制性能。
本發明授權EAST快控電源輸出電流快速均衡控制方法及其系統在權利要求書中公布了:1.EAST快控電源輸出電流快速均衡控制方法,其特征在于,包括以下步驟: S1、對EAST快速控制電源輸出總電流以及各個支路電流進行采樣,并獲取來自PCS的參考電流信號值; S2、基于k周期內采樣得到的輸出總電流i ok,根據EAST快控電源結構和電路的約束方程外推得到k+1周期內的輸出電流i ok+1,利用i ok+1替換i ok,對系統進行數字控制過程中的延時補償; EAST快控電源電路約束方程表達式為 (1) 式中,L H為支路的均流電抗器值且各個支路均流電抗器值相等,i j為各個支路電流,L o為輸出端總負載,i o為輸出總電流,u j為各個支路輸出端控制電壓; 則有,在EAST快控電源6個支路均衡運行過程中,各個支路電流均衡且均分輸出總電流的理想情況下,EAST快控電源電路約束方程表達式為 (2) 對公式(2)進行離散化可得 (3) 式中,T s為開關周期,i ok+1為下一周期輸出總電流外推值,i ok為當前周期輸出總電流值,u jk-1為上一周期各個支路輸出端控制電壓; 整理公式(3)可得輸出總電流下一周期輸出電流外推預測值為 (4) S3、根據各個支路電流與標準支路電流的誤差,自適應調節各個支路電流均衡增益值c; S4、由單位增益的輸出總電流快速跟蹤參考電流和增益為c值的各個支路電流均衡跟蹤標準支路電流,建立輸出電流快速均衡控制滑模面函數,表達式為 (7) 式中,i ref為參考電流; S5、對傳統的滑模指數趨近率進行改進優化,具體方式為: 傳統滑模指數趨近率表達式為 (8) 式中ε和q為趨近率常數且有ε0,q0,sgns為符號函數,符號函數表達式為 (9) 則有,增加高階項的改進趨近率表達式為 (10) (11) 式中,fs為高階項,R為滑模面可接受厚度; S6、基于設計的滑模面函數和改進優化的趨近率,進行離散化后求解得到控制率,進而得到占空比的PWM波,所得的PWM波將作用在EAST快控電源各個逆變橋支路的開關管上,控制開關管的導通與關斷; 所述的基于設計的滑模面函數和改進優化的趨近率,進行離散化后求解得到控制率,具體為: 基于公式(10)將優化改進的趨近率離散化后可得 (13) 式中,sk和sk+1為k和k+1周期內滑模面函數大小; 基于公式(13)求得 (14) 在設計的滑模面函數中,結合公式(7)可知k+1周期內滑模面函數表達式為 (15) EAST快控電源數字控制過程中,在補償數字控制延時后,有 (16) 式中,u jk為數字補償后獲得i ok+1所需的支路控制量; 基于公式(2),在理想情況下EAST快控電源電路約束方程表達式改寫為 (17) 對公式(17)離散化后,可得經過數字延時補償后的支路電流外推公式為 (18) 基于公式(14)和(15)可得 (19) 聯立公式(16),(18)和(19)可得數字延時補償后,控制輸出總電流快速跟蹤參考電流和支路電流均衡的支路控制率為 (20)。
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