[发明专利]一种基于最优二矢量组合的模型预测控制方法及系统

摘要

本发明公开了一种基于最优二矢量组合的模型预测控制方法及系统，该方法应用于三相两电平逆变器驱动的永磁同步电机控制系统，采用模型预测电流控制策略，同时考虑所有二矢量组合及作用时间得到合成矢量集合，在全部待选集合中考察代价函数并选取最优的合成矢量；为了简化优化过程，给出了等效的电压方程，提出扇区变换方法，将待选二矢量组合集合转化为固定的多条线段；给出了一种快速算法，将部分复杂的计算转化到离线进行，有效减小了新方法的实时计算量。本发明的模型预测控制方法结构简单、实时计算量小、易于实现；电机响应速度快，电流纹波和畸变小，开关频率低，系统动态和稳态性能优异。

主权项

1.一种基于最优二矢量组合的模型预测控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)以永磁同步电机的定子电流为状态变量，结合三相两电平电压逆变器开关状态计算电流矢量和电压矢量，并通过Clarke，Park坐标变换转化到dq旋转坐标系下，利用永磁同步电机的数学模型预测下一时刻的电流矢量：其中X(k)＝[i_d(k) i_q(k)]^T为k时刻的电流矢量，u_i(k)为输入变量，为对应u_i(k)的在k+1时刻的预测电流矢量，F(k)、G_C(k)和H(k)为系数矩阵；(2)在七个电流矢量中选择两个作为第一电流矢量、第二电流矢量：则合成电流矢量为：其中，i＝1,2,…表示无限集，d为占空比，表示第一电流矢量的作用时间比例且0≤d≤1；(3)根据合成矢量构造代价函数：选出合成矢量集合中的最优合成矢量使得代价函数最小，其中，X^*(k+1)＝[i_d^*(k+1) i_q^*(k+1)]^T为k+1时刻的目标电流矢量，i_d^*(k+1)与i_q^*(k+1)为dq坐标系下电流分量的参考值。