基于自適應(yīng)預(yù)測控制的數(shù)字功率放大器研究.pdf

1、在數(shù)字物理混合型變電站仿真系統(tǒng)中,一次系統(tǒng)采用實(shí)時(shí)數(shù)字仿真,二次系統(tǒng)采用與變電站現(xiàn)場相同的真實(shí)設(shè)備。實(shí)時(shí)仿真模塊輸出的數(shù)字信號不能直接驅(qū)動真實(shí)設(shè)備,需要把數(shù)字量轉(zhuǎn)換為滿足功率要求的模擬量,以驅(qū)動繼電保護(hù)、自動控制等二次設(shè)備。數(shù)字功率放大器作為數(shù)字仿真模塊與二次真實(shí)設(shè)備之間的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié),能夠?qū)?shù)字仿真模塊輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)化為脈寬調(diào)制信號,用來驅(qū)動開關(guān)逆變器,逆變器經(jīng)過濾波后就可以獲得放大的模擬量,實(shí)現(xiàn)了混合仿真系統(tǒng)中數(shù)字仿真和物理模型的連接。

2、為此本文設(shè)計(jì)了一臺高效、低成本數(shù)字功率放大器。
　　在對比分析了傳統(tǒng)功率放大器性能的基礎(chǔ)上,根據(jù)混合型變電站仿真系統(tǒng)的特點(diǎn)研究數(shù)字功率放大器的整體結(jié)構(gòu),包括功率放大主電路和控制系統(tǒng)。主電路主要包括逆變模塊和驅(qū)動電路,為了提高系統(tǒng)安全性,還增加了故障檢測和保護(hù)電路,防止器件損壞。以FPGA為核心的控制系統(tǒng)采集指令信號和反饋信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析后輸出控制信號,驅(qū)動功率主電路,得到所要求的波形。
　　在數(shù)字功率放大器的控制策略上,

3、利用最小二乘法在線估計(jì)數(shù)字功率放大器濾波電感和負(fù)荷參數(shù),根據(jù)開關(guān)周期前后輸出電流值與功率開關(guān)管提供的平均輸出電壓之間的關(guān)系以及輸出電流指令值確定功率開關(guān)管的通斷時(shí)間。
　　針對自適應(yīng)預(yù)測控制算法計(jì)算量大的特點(diǎn),采用可編程邏輯器件EP3C25Q240C8搭建控制系統(tǒng),并開發(fā)了一種流水線級數(shù)較少的乘累加器,提高了算法執(zhí)行速度。根據(jù)FPGA的設(shè)計(jì)流程,將數(shù)字功率放大器控制算法的FPGA實(shí)現(xiàn)劃分為三個(gè)模塊:AD采樣、參數(shù)估計(jì)、預(yù)測控制。最