[发明专利]一种基于二次优化的永磁同步直线电机连续控制集模型预测控制方法

权利要求书

1.一种基于二次优化的永磁同步直线电机连续控制集模型预测控制方法，具体步骤包括如下：

S1.首先对表贴式永磁同步直线电机的基本数学模型进行分析，得到旋转坐标系下的定子电流状态方程；

S2.设计成本函数，该成本函数包含两个部分前一部分用来评估预测电流误差，后一部分用来评估切换损耗；

S3.将多步预测下的成本函数通过矩阵转换将耦合多变量的成本函数转变为一个易于计算的二次优化问题；

S4.在忽略相关约束后可以得到理想的逆变器连续开关状态，将理想状态下最优解的3个矢量合成并判断合成矢量所在的扇区。直接利用该扇区的相邻非零电压矢量合成最优电压矢量；

S5.在确定最优电压矢量所在的扇区后，要确定这两个相邻电压矢量分别的作用时间以便于进行PWM波形调制，将PWM波形输入到逆变器中。

2.根据权利要求1所述的一种基于二次优化的永磁同步直线电机连续控制集模型预测控制方法，其特征在于，所述S1中的永磁同步直线电机的数学模型包括以下步骤：

首先建立表贴式永磁同步直线电机的数学模型，得到同步旋转坐标系(d-q)下的电压与电流状态方程：

其中u_d与u_q分别为定子直轴与交轴电压；i_d与i_q分别为定子直轴与交轴电流；R_s为定子阻；ψ_d与ψ_q为定子直轴与交轴磁链，ψ_d＝L_di_d+ψ_f，ψ_q＝L_qi_q；ψ_f是永磁体磁链。

3.根据权利要求1所述的一种基于二次优化的永磁同步直线电机连续控制集模型预测控制方法，其特征在于，所述S2中的电流根据欧拉公式得到电流的微分形式：

因此，k+1周期的电流值可以从第k周期获得到：

式中：

s(k)表示k时刻的开关状态，U_dc为直流侧电压，G_2/2，G_3/2为坐标变换矩阵，令x_dq＝[i_d,i_q]^T为系统的状态向量，为对应的参考值，·(k+i|k)表示为在k时刻预测的k+i时刻的值。

4.根据权利要求1所述的一种基于二次优化的永磁同步直线电机连续控制集模型预测控制方法，其特征在于，所述S2中的设计成本函数g在这里定义以下变量:

考虑电流预测值与参考值之间的误差以及前后时刻开关变化产生的开关损耗，成本函数可以表示成如下形式：

式中λ0为权重因子电流的极限值，Δs(k|k)为前后开关状态之间的开关损耗，λ为权重系数。