模块化高压舰载功放容错型子模块电容电压预测校正方法技术

本发明专利技术公开了一种模块化高压舰载功放容错型子模块电容电压预测校正方法，将模块化高压舰载功放的每一个桥臂作为目标对象，为桥臂配置一个电压传感器测量桥臂电压，根据相邻控制周期桥臂电压差值真实值、相邻控制周期每个子模块的开关信号变化值、前一个控制周期的子模块电容电压校正值，确定子模块在当前控制周期的电容电压预测值，并根据投入的子模块数、持续投入的子模块数、切除的子模块数确定子模块电容电压预测值的一次校正值和二次校正值，最终获得子模块电容电压校正值，以实现独立电压传感器故障对可靠性影响程度的降低，保证独立电压传感器发生故障时不影响模块化高压舰载功放的可靠运行。

【技术实现步骤摘要】
模块化高压舰载功放容错型子模块电容电压预测校正方法
本专利技术涉及模块化高压舰载功放控制领域，特别是一种模块化高压舰载功放容错型子模块电容电压预测校正方法。
技术介绍
模块化高压舰载功放的每个桥臂由多个子模块级联构成，当采用传统独立电容电压传感器测量方法时，需要为每个子模块配置独立的电压传感器测量电容电压，实现电容电压的平衡控制，因此，电压传感器数量会随着子模块数的增加而增加。同时，独立电容电压传感器与控制系统之间需要线路连接，当传感器发生故障时，也会增大对舰载功放可靠运行的影响程度。因此，可采用在传统独立电压传感器测量方法的基础上，增加辅助测量系统，如果为每一个子模块配置一个冗余电压传感器，则装置成本较大，难以实现，因而一般仅为每个桥臂配置一个或多个电压传感器，用于解决独立电压传感器出现故障的问题。现有文献提出为每个桥臂配置单电压传感器或几个电压传感器，但由于电压传感器数量减小，因此对每个子模块电容电压值的预测精确度提出挑战，从成本角度来看，在采用传统独立电压传感器测量方法的基础上，为桥臂多配置一个电压传感器的方法较为可行，但现有单传感器测量方法的控制精确度较低，亟待解决单传感器测量方法的电容电压预测精确度问题，提高舰载功放的运行可靠性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种模块化高压舰载功放容错型子模块电容电压预测校正方法，提高单传感器测量的控制精度。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种模块化高压舰载功放容错型子模块电容电压预测校正方法，其特征在于，包括以下步骤：1)利用电压传感器提取相邻控制周期模块化高压舰载功率放大器容错型子模块桥臂电压差值真实值Δuj(k)，并提取相邻控制周期模块化高压舰载功放容错型功率放大器每个子模块的开关信号变化值Δsi(k-1)，根据开关信号变化值Δsi(k-1)确定一个桥臂开关信号变化量总和Δssum(k-1)；其中，j表示任意一个桥臂，k表示任一时刻，i表示每个桥臂的子模块序号，j＝1,2,3,4，k≥1，i＝1,2,..N，N代表任意一个桥臂的子模块总数；2)根据相邻控制周期桥臂电压差值真实值Δuj(k)、当前控制周期桥臂电流真实值ij(k)，确定每个子模块在当前控制周期内的电容电压预测值3)根据相邻控制周期每个子模块的开关信号变化值Δsi(k-1)，确定投入的子模块数n(0→1)、持续投入的子模块数n(1→1)、切除的子模块数n(1→0)，并根据投入的子模块数n(0→1)、切除的子模块数n(1→0)确定n(0→1)和n(1→0)的大小关系；4)根据每个子模块在当前控制周期内的电容电压预测值确定投入的子模块电容电压预测值总和U(0→1)(k)、持续投入的子模块电容电压增量预测值总和U(1→1)(k)、切除的子模块电容电压预测值总和U(1→0)(k)，进而确定当前控制周期的一次预测误差值Q(k)；根据n(0→1)和n(1→0)的大小关系确定电容电压预测值需要被一次校正的子模块；5)根据当前控制周期的一次预测误差值Q(k)、投入的子模块数n(0→1)、持续投入的子模块数n(1→1)、切除的子模块数n(1→0)、当前控制周期内的电容电压预测值确定电容电压预测值的一次校正量CR1和子模块电容电压一次校正值本专利技术一次校正过程充分利用相邻控制周期桥臂电压变化量真实值与相邻控制周期桥臂电压变化量预测值之间的差值，将该差值平均叠加在子模块电容电压预测值上，获得的子模块电容电压一次校正值更接近子模块电容电压真实值，有利于提高电容电压排序的精确度，提高单传感器测量方法的控制精度。步骤2)中，电容电压预测值的计算过程包括：若Δsi(k-1)＝-1，或者Δsi(k-1)＝0且si(k-1)＝0，则若Δsi(k-1)＝0且si(k-1)＝1，或者Δsi(k-1)＝1，则其中，表示子模块电容电压增量预测值，表示每个子模块开关信号在当前控制周期内的平均值，表示任意一个桥臂电流在当前控制周期内的平均值，T表示一个控制周期，C表示子模块电容值。步骤2)的有益效果是：利用子模块在相邻控制周期的开关信号变化量，可以精确确定子模块电容电压预测值。步骤3)中，n(0→1)和n(1→0)的大小关系为：若Δsi(k-1)＝1，n(0→1)＝n(0→1)+1；若Δsi(k-1)＝0且si(k-1)＝1，n(1→1)＝n(1→1)+1；若Δsi(k-1)＝-1，n(1→0)＝n(1→0)+1。利用子模块在相邻控制周期的开关信号变化量确定投入的子模块数、持续投入的子模块数、切除的子模块数，计算结果准确，精确度高。步骤4)中，一次预测误差值Q(k)的计算公式为：其中，以此确定所有待校正的子模块电容电压预测值的校正量总和。步骤4)中，根据n(0→1)和n(1→0)的大小关系确定电容电压预测值需要被一次校正的子模块的具体实现过程包括：若Flag＝1，则投入的子模块和持续投入的子模块的电容电压预测值待校正；若Flag＝-1，则切除的子模块和持续投入的子模块的电容电压预测值待校正；若Flag＝0，当n(0→1)＝n(1→0)＝0时，则只有持续投入的子模块的电容电压预测值待校正，当n(0→1)＝n(1→0)≠0时，则投入的子模块、持续投入的子模块、切除的子模块的电容电压预测值待校正；其中，当n(0→1)>n(1→0)时，设置标志位Flag＝1；当n(0→1)<n(1→0)时，设置标志位Flag＝-1；当n(0→1)＝n(1→0)时，设置标志位Flag＝0。根据n(0→1)和n(1→0)的大小关系确定电容电压预测值需要被一次校正的子模块。保证投入的子模块电容电压预测值和切除的子模块电容电压预测值具有均等的校正概率，避免仅对投入的子模块电容电压值进行校正或者仅对切除的子模块电容电压值进行校正。步骤5)中，确定电容电压预测值的一次校正量CR1的具体实现过程包括：当Flag＝1时，CR1＝Q(k)/(n(0→1)+n(1→1))；当Flag＝-1时，CR1＝Q(k)/(n(1→0)+n(1→1))；当Flag＝0时，CR1＝Q(k)/n(1→1)；若n(0→1)＝n(1→0)≠0，CR1＝Q(k)/(n(0→1)+n(1→0)+n(1→1))。确定投入的子模块(0→1)和持续投入的子模块(1→1)的电容电压一次校正值的具体实现过程包括：当Flag＝1时，当Flag＝-1时，当Flag＝0时，若n(0→1)＝n(1→0)≠0，根据子模块电容电压预测值、所有待校正的子模块电容电压预测值的校正量总和、电容电压预测值需要被一次校正的子模块，确定需要被一次校正的子模块电容电压的一次校正值。保证开关状态发生变化的子模块电容电压预测值更接近真实值，进一步提高了预测精准度。步骤5)之后，还包括：6)根据每个子模块在当前控制周期内的电容电压一次校正值当前控制周期桥臂电压uj(k)，确定当前控制周期的二次预测误差值Q′(k)；7)根据当前控制周期的二次预测误差值Q′(k)、投入的子模块数n(0→本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模块化高压舰载功放容错型子模块电容电压预测校正方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)为模块化高压舰载功率放大器每个桥臂配置一个电压传感器，利用所述电压传感器提取相邻控制周期模块化高压舰载功放容错型子模块桥臂电压差值真实值Δu

【技术特征摘要】
1.一种模块化高压舰载功放容错型子模块电容电压预测校正方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)为模块化高压舰载功率放大器每个桥臂配置一个电压传感器，利用所述电压传感器提取相邻控制周期模块化高压舰载功放容错型子模块桥臂电压差值真实值Δuj(k)，并提取相邻控制周期模块化高压舰载功放容错型功率放大器每个子模块的开关信号变化值Δsi(k-1)，根据开关信号变化值Δsi(k-1)确定一个桥臂开关信号变化量总和Δssum(k-1)；其中，j表示任意一个桥臂，k表示任一时刻，i表示每个桥臂的子模块序号，j＝1,2,3,4，k≥1，i＝1,2,..N，N代表任意一个桥臂的子模块总数；
2)根据相邻控制周期桥臂电压差值真实值Δuj(k)、当前控制周期桥臂电流真实值ij(k)，确定每个子模块在当前控制周期内的电容电压预测值
3)根据相邻控制周期每个子模块的开关信号变化值Δsi(k-1)，确定投入的子模块数n(0→1)、持续投入的子模块数n(1→1)、切除的子模块数n(1→0)，并根据投入的子模块数n(0→1)、切除的子模块数n(1→0)确定n(0→1)和n(1→0)的大小关系；
4)根据每个子模块在当前控制周期内的电容电压预测值确定投入的子模块电容电压预测值总和U(0→1)(k)、持续投入的子模块电容电压增量预测值总和U(1→1)(k)、切除的子模块电容电压预测值总和U(1→0)(k)，进而确定当前控制周期的一次预测误差值Q(k)；根据n(0→1)和n(1→0)的大小关系确定电容电压预测值需要被一次校正的子模块；
5)根据当前控制周期的一次预测误差值Q(k)、投入的子模块数n(0→1)、持续投入的子模块数n(1→1)、切除的子模块数n(1→0)、当前控制周期内的电容电压预测值确定电容电压预测值的一次校正量CR1和子模块电容电压一次校正值


2.根据权利要求1所述的模块化高压舰载功放容错型子模块电容电压预测校正方法，其特征在于，步骤2)中，电容电压预测值的计算过程包括：若Δsi(k-1)＝-1，或者Δsi(k-1)＝0且si(k-1)＝0，则若Δsi(k-1)＝0且si(k-1)＝1，或者Δsi(k-1)＝1，则其中，表示子模块电容电压增量预测值，表示每个子模块开关信号在当前控制周期内的平均值，表示任意一个桥臂电流在当前控制周期内的平均值，T表示一个控制周期，C表示子模块电容值。


3.根据权利要求1所述的模块化高压舰载功放容错型子模块电容电压预测校正方法，其特征在于，步骤3)中，n(0→1)和n(1→0)的大小关系为：
若Δsi(k-1)＝1，n(0→1)＝n(0→1)+1；
若Δsi(k-1)＝0且si(k-1)＝1，n(1→1)＝n(1→1)+1；
若Δsi(k-1)＝-1，n(1→0)＝n(1→0)+1。


4.根据权利要求1所述的模块化高压舰载功放容错型子模块电容电压预测校正方法，其特征在于，步骤4)中，一次预测误...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳雨霏，杨禧，唐欣，王文，江洪伟，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43