【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電源控制，具體涉及一種五電平振動臺電源及其預測控制方法。
技術介紹
1、隨著科技的不斷進步，振動測試作為現代工業和科研領域中不可或缺的技術，廣泛應用于航空航天、汽車制造、電子設備以及精密機械等領域，特別是在驗證可靠性和耐用性方面起著至關重要的作用。振動帶來的危害不容小覷，在機械加工領域，振動往往會造成機械結構的磨損從而導致精度下降；在交通運輸領域，振動會導致行駛過程中車輛的安全度和舒適度下降。正弦振動是地面振動環境模擬試驗的重要振動形式，而電動振動臺系統是進行正弦振動的主要系統。其中振動臺電源是整個振動系統的核心部分。隨著新能源、智能制造等領域的發展，未來振動臺電源系統將在更廣泛的領域中發揮重要作用，尤其是在航空航天、汽車、電子產品以及精密制造等領域，為實現更高標準的產品測試和質量保障提供強有力的技術支持。
2、振動臺電源常見的控制方法包括pi控制、pr控制、無差拍控制、重復控制等，傳統振動臺電源控制方式往往面臨著輸出電壓波動大、諧波含量高等問題，這些問題對測試精度和可靠性產生了負面影響。pi控制因其控制結構簡單、適用場景多樣等優點被廣泛應用于工程實際中。然而，該控制策略無法對交流信號實現無靜差跟蹤，不能夠有效抑制諧波，并且積分項會導致相位滯后的問題，系統輸出頻率較高時嚴重影響控制效果，由此單一的pi控制無法滿足振動臺電源輸出頻率范圍寬、輸出諧波含量少的要求。
技術實現思路
1、為了解決這些問題，本專利技術提出了一種新型五電平振動臺電源及其預測控制策略，旨
2、本專利技術提供了一種五電平振動臺電源，包括：
3、跨接在直流電源兩極上的五電平變換器、第一濾波電感、第二濾波電感、濾波電容；其中，
4、所述第一濾波電感、濾波電容、第二濾波電感串聯后接在所述五電平變換器的兩個輸出端口，負載并聯在所述濾波電容的兩端。
5、進一步地，所述五電平變換器包括結構相同的第一橋臂與第二橋臂，所述第一橋臂與所述第二橋臂均包括：
6、正向串聯的第一電力電子開關管、第二電力電子開關管、第三電力電子開關管、第四電力電子開關管；所述第一電力電子開關管的漏極連接直流電源的正極；所述第四電力電子開關管的源極連接直流電源的負極；
7、第一飛跨電容，其正極連接所述第一電力電子開關管的漏極，其負極連接所述第四電力電子開關管的源極；
8、第二飛跨電容，其正極連接所述第二電力電子開關管的漏極，其負極連接所述第三電力電子開關管的源極。
9、進一步地，所述五電平變換器的兩個輸出端口中，一個輸出端口設置在所述第一橋臂的第三電力電子開關管的漏極處，另一個輸出端口設置在所述第二橋臂的第三電力電子開關管的漏極處。
10、進一步地，所述電力電子開關均采用絕緣柵雙極型晶體管。
11、進一步地，通過不同的開關組合，所述五電平振動臺電源輸出、、、、五個電平和8個開關狀態，其中為所述直流電源的電壓。
12、另一方面，本專利技術還提供了一種所述的五電平振動臺電源的預測控制方法，包括如下步驟：
13、對五電平振動臺電源拓撲進行系統建模，得到離散化數學模型；
14、通過所述離散化數學模型構造代價函數；
15、對所述代價函數求一階導、二階導，選擇最優狀態方程，使得代價函數最小化，得到所述五電平變換器的兩個輸出端口之間電壓的表達式；
16、根據所述表達式，通過spwm調制得到一組輸入電壓使得所述五電平振動臺電源的輸出電壓最接近期望值。
17、進一步地，所述代價函數為：
18、(3)
19、其中，為k+2時刻濾波電容c的電壓參考值，為k+2時刻濾波電容c的電壓預測值。
20、進一步地，所述表達式為：
21、(11)
22、其中表示五電平變換器的兩個輸出端口ab之間的電壓、表示第一濾波電感或第二濾波電感的值、表示濾波電容c的電壓、表示流經濾波電容c的電流、表示濾波電容、表示流經第一濾波電感l1和第二濾波電感l2的電流、表示流經負載的電流，為采樣周期，為濾波電容c的電壓參考值，k表示時刻。
23、進一步地，所述第一濾波電感和第二濾波電感的值相等。
24、本專利技術的優點在于：本專利技術的五電平振動臺電源拓撲，此裝置中使用的濾波電感的電感值約為傳統單相二電平變換器中濾波電感值的二分之一，大大減小了濾波電感的電感值與體積，節約了成本，在可再生能源發電系統中有很好的應用前景。同時，本專利技術采用mpc控制策略，通過最小化代價函數，找到最優輸入指標，提升電源系統的穩定性、效率以及電能質量，產生具有一定質量的輸出電壓波形，從而為振動測試系統提供更加精準和高效的電力支持。
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1.一種五電平振動臺電源，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種五電平振動臺電源，其特征在于，所述五電平變換器包括結構相同的第一橋臂與第二橋臂，所述第一橋臂與所述第二橋臂均包括：
3.根據權利要求2所述的一種五電平振動臺電源，其特征在于，
4.根據權利要求2或3所述的一種五電平振動臺電源，其特征在于，
5.根據權利要求1所述的一種五電平振動臺電源，其特征在于，
6.根據權利要求1所述的一種五電平振動臺電源，其特征在于，
7.一種根據權利要求1-6任一項所述的五電平振動臺電源的預測控制方法，其特征在于，包括如下步驟：
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，
9.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，
【技術特征摘要】
1.一種五電平振動臺電源，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種五電平振動臺電源，其特征在于，所述五電平變換器包括結構相同的第一橋臂與第二橋臂，所述第一橋臂與所述第二橋臂均包括：
3.根據權利要求2所述的一種五電平振動臺電源，其特征在于，
4.根據權利要求2或3所述的一種五電平振動臺電源，其特征在于，
<...【專利技術屬性】
技術研發人員：趙子健，楊勇，馮浩然，陸俊豪，李震，康梓湲，陳博，田宇翼，樊明迪，杜貴府，王鈾程，李相澄，錢坤，
申請(專利權)人：蘇州大學，
類型：發明
國別省市：
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