基于自適應預測控制的數(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)采用實時數(shù)字仿真,二次系統(tǒng)采用與變電站現(xiàn)場相同的真實設備。實時仿真模塊輸出的數(shù)字信號不能直接驅(qū)動真實設備,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、自動控制等二次設備。數(shù)字功率放大器作為數(shù)字仿真模塊與二次真實設備之間的轉(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)動開關逆變器,逆變器經(jīng)過濾波后就可以獲得放大的模擬量,實現(xiàn)了混合仿真系統(tǒng)中數(shù)字仿真和物理模型的連接。

2、為此本文設計了一臺高效、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上,根據(jù)混合型變電站仿真系統(tǒng)的特點研究數(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數(shù)字功率放大器濾波電感和負荷參數(shù),根據(jù)開關周期前后輸出電流值與功率開關管提供的平均輸出電壓之間的關系以及輸出電流指令值確定功率開關管的通斷時間。
　　針對自適應預測控制算法計算量大的特點,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的設計流程,將數(shù)字功率放大器控制算法的FPGA實現(xiàn)劃分為三個模塊:AD采樣、參數(shù)估計、預測控制。最