一种磁网络电能路由器自适应数据驱动功率控制方法

本发明属于隔离型电力电子变流器领域，具体涉及一种磁网络电能路由器自适应数据驱动功率控制方法。

背景技术：

1、磁网络电能路由器是一种设备或系统，用于管理和优化电能流向。它可以监测和管理电能的供应和需求，并根据实时的电能情况和用户需求，合理分配电能资源，通过智能的电能调度算法实现电能的高效利用和平衡。此外，它还可以与电池、超级电容器等电能储存设备结合使用，提高电能系统的可靠性和稳定性。磁网络电能路由器在智能电网、微电网、电能管理系统等领域广泛应用。通过优化电能流向和提高电能利用效率，磁网络电能路由器为电能系统的可持续发展和电能转型做出了重要贡献。

2、磁网络电能路由器是一种利用磁耦合技术传输能量的设备，其中包括漏感和电容等关键元件，其输出功率高效控制是磁网络电能路由器运行的关键指标。传统的磁网络电能路由器输出功率方法采用线性反馈控制技术或模型预测控制技术，其均要取得漏感和电容的准确参数，才是实现功率准确控制。当漏感和电容的模型参数与实际参数不匹配时，将导致传统功率控制稳态性能不准确、动态性能相应速度慢。然而，在磁网络电能路由器系统实际的运行过程中，漏感和电容的实际值会随着温度变化、硬件老化和运行条件的改变而发生变化，并可能产生高达50％的参数误差。

3、为了提高磁网络电能路由器输出功率控制的参数鲁棒性，研究人员已经提出多种基于参数辨识的功率控制方法。然而，在上述参数辨识方法实施前，仍需建立较为准确的系统模型，进而得到系统辨识变量与输入输出变量的关系。同时，上述参数辨识方法忽略了寄生参数的影响，当辨识误差存在时，仍然会影响磁网络电能路由器的输出功率性能。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于：针对现有技术总存在的问题，提供了一种磁网络电能路由器自适应数据驱动功率控制方法，通过建立磁网络电能路由器数据驱动模型，实现数据驱动功率控制，解决传统漏感、电容参数变化对传统控制影响的技术问题，实现鲁棒、快速、准确地功率控制的目的。

2、为解决以上技术问题，本发明提供如下技术方案：一种磁网络电能路由器自适应数据驱动功率控制方法，包括如下步骤：

3、s1、根据磁网络电能路由器模型，建立磁网络电能路由器二次侧输出电压电流模型，计算磁网络电能路由器二次侧输出电压和输出电流的离散模型，然后得到磁网络电能路由器二次侧输出功率的离散模型；

4、s2、根据磁网络电能路由器二次侧输出功率的离散模型，建立磁网络电能路由器二次侧输出功率的数据模型，结合梯度优化思路，利用辨别方程实时辨识数据模型，考虑梯度因子对数据模型辨识的影响，设计自适应梯度因子；

5、s3、根据磁网络电能路由器二次侧输出功率和输出功率参考，设计自适应移相角范围，为输出功率预测计算提供移相角参考；

6、s4、根据磁网络电能路由器二次侧输出功率的数据模型及自适应移相角范围，预测未来时刻输出功率，实现数据驱动预测控制；利用价值函数评估最优移相角并应用在下一控制周期中，实现磁网络电能路由器的自适应输出功率控制。

7、进一步地，前述的步骤s1中，磁网络电能路由器二次侧输出电压和输出电流的离散模型如下：其中，ts为磁网络电能路由器控制周期；v1(k)为k时刻磁网络电能路由器一次侧输入电压的采样值；v2(k)为k时刻磁网络电能路由器二次侧输出电压的采样值；io(k)为k时刻磁网络电能路由器二次侧输出电流的采样值；is2(k)为k时刻磁网络电能路由器二次侧h桥的输出电流；v2(k+1)为k+1时刻磁网络电能路由器二次侧输出电压；d(k)为k时刻磁网络电能路由器一次侧和二次侧间的移相角，n为磁网络电能路由器变压器匝数比；lr为磁网络电能路由器变压器漏感。

8、进一步地，前述的步骤s1中，磁网络电能路由器二次侧输出功率的离散模型如下式：

9、

10、其中，io(k+1)为k+1时刻磁网络电能路由器二次侧输出电流，p2(k)、p2(k+1)分别为k时刻、k+1时刻磁网络电能路由器二次侧输出功率。

11、进一步地，前述的步骤s2中，磁网络电能路由器二次侧输出功率的数据模型为：

12、δp2(k)＝a(k)d(k)+b(k)io(k)，δp2(k)＝p2(k)-p2(k-1)，

13、其中，δp2(k)为磁网络电能路由器二次侧输出功率差分，a(k)和b(k)为系统已知项、未知项以及扰动的集合。

14、进一步地，前述的步骤s2中，辨别方程如下式：

15、

16、其中，λ为梯度因子。

17、进一步地，前述的步骤s2中，梯度优化思路建立的自适应梯度因子为：

18、

19、其中，q为自然指数函数，λ0为梯度因子的边界值，τ为正系数。e0为数据模型辨识误差的边界值。

20、进一步地，前述的步骤s3中，自适应移相角范围，具体是：{d(k)-δda(k)，d(k)，d(k)+δda(k)}，

21、其中，d(k)为上一控制周期的最优移相角，δda(k)为自适应移相角，pm为最大功率误差，ε为调整系数，δp为功率误差，p2ref为二次侧输出功率参考。

22、进一步地，前述的步骤s4中，根据磁网络电能路由器二次侧输出功率的数据模型及自适应移相角范围，预测未来时刻输出功率，实现数据驱动预测控制，具体为：

23、p2x(k+1)＝p2(k)+δp2x(k) x∈{1,2,3}，

24、其中，δp21(k+1)、δp22(k+1)、δp23(k+1)分别为移相角d(k)-δda(k)、d(k)、d(k)+δda(k)对应的功率差分。

25、进一步地，前述的步骤s4中，价值函数为：

26、g＝α1g1+α2g2，

27、其中，g1为参考功率跟踪的价值函数，g2为保证磁网络电能路由器稳态性能的价值函数，α1和α2分别为g1和g2的权重因子，根据价值函数选择的最优移相角应用在磁网络电能路由器中，控制其二次侧输出功率。

28、相较于现有技术，本发明采用以上技术方案的有益技术效果如下：

29、(1)本发明所提一种磁网络电能路由器自适应数据驱动功率控制方法，通过对磁网络电能路由器功率控制的数据驱动模型进行建模，替代传统的数学模型，实现数据驱动功率预测控制，提高了磁网络电能路由器功率控制的鲁棒性。

30、(2)将通过本发明所提自适应数据驱动功率控制方法，通过设计自适应梯度优化思想，实现数据模型在多工况场景下的辨识精度和速度，提高了磁网络电能路由器功率追踪的可靠性。

31、(3)本发明提出的数据驱动功率控制方法原理简单，容易拓展至不同参数及功率等级下的磁网络电能路由器，因此，本发明的应用场合更广泛，实用价值更高。

技术特征：

1.一种磁网络电能路由器自适应数据驱动功率控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种磁网络电能路由器自适应数据驱动功率控制方法，其特征在于，步骤s1中，磁网络电能路由器二次侧输出电压和输出电流的离散模型如下：

3.根据权利要求2所述的一种磁网络电能路由器自适应数据驱动功率控制方法，其特征在于，步骤s1中，磁网络电能路由器二次侧输出功率的离散模型如下式：

4.根据权利要求3所述的一种磁网络电能路由器自适应数据驱动功率控制方法，其特征在于，步骤s2中，磁网络电能路由器二次侧输出功率的数据模型为：

5.根据权利要求4所述的一种磁网络电能路由器自适应数据驱动功率控制方法，其特征在于，步骤s2中，辨别方程如下式：

6.根据权利要求5所述的一种磁网络电能路由器自适应数据驱动功率控制方法，其特征在于，步骤s2中，梯度优化思路建立的自适应梯度因子为：

7.根据权利要求6所述的一种磁网络电能路由器自适应数据驱动功率控制方法，其特征在于，步骤s3中，自适应移相角范围，具体是：{d(k)-δda(k)，d(k)，d(k)+δda(k)}，

8.根据权利要求7所述的一种磁网络电能路由器自适应数据驱动功率控制方法，其特征在于，步骤s4中，根据磁网络电能路由器二次侧输出功率的数据模型及自适应移相角范围，预测未来时刻输出功率，实现数据驱动预测控制，具体为：

9.根据权利要求8所述的一种磁网络电能路由器自适应数据驱动功率控制方法，其特征在于，步骤s4中，价值函数为：

技术总结本发明公开了一种磁网络电能路由器自适应数据驱动功率控制方法，包括建立磁网络电能路由器二次侧功率离散模型，建立其数据模型，并且根据梯度优化思路，实时辨识数据模型，考虑梯度因子对数据模型辨识的影响，设计自适应梯度因子；根据二次侧输出功率和输出功率参考，设计自适应移相角范围，为输出功率预测计算提供移相角参考；根据数据模型及自适应移相角范围，预测未来时刻输出功率，实现数据驱动预测控制；利用价值函数评估最优移相角并应用在下一控制周期中，实现自适应输出功率控制。本发明提高了磁网络电能路由器功率控制的鲁棒性，提高了磁网络电能路由器在不同运行工况下的可靠性以及功率控制在不同参数的磁网络能源路由器应用的扩展性。技术研发人员：邓富金,尹政,黄堃,詹昕,刘恒门受保护的技术使用者：东南大学技术研发日：技术公布日：2024/7/29