[发明专利]基于最优参考磁链的直线电机模型预测控制方法及系统

权利要求书

1.一种基于最优参考磁链的直线电机模型预测控制方法，应用于直线感应电机领域，其特征在于，包括如下步骤：

获取实时采集的直线感应电机的状态参数，根据所述状态参数通过预先构建的磁链观测器观测电机当前的磁链，其中，所述状态参数包括相电流和速度参数，所述磁链包括初级磁链和次级磁链；

根据所述状态参数判断直线感应电机的运行区域，根据所述运行区域和所述电机当前的磁链计算对应的最优参考磁链矢量，所述运行区域包括MTPA运行区、恒功率运行区和MTPV运行区；

根据所述电机当前的磁链和所述最优参考磁链矢量确定最优电压矢量组合；

根据所述最优电压矢量组合计算最优占空比，根据所述最优占空比控制逆变器中的三相桥臂脉冲序列，实现对直线感应电机的控制。

2.根据权利要求1所述的基于最优参考磁链的直线电机模型预测控制方法，其特征在于，从所述MTPA运行区切换到所述恒功率运行区的临界速度ω_I为：

从所述恒功率运行区切换到所述MTPV运行区的临界速度ω_II为：

其中，为逆变器在线性调制区可以输出的最大电压，u_dc为直流母线电压；ρ为忽略电阻压降和其他非理想因素时的校正系数，ρ∈(0.8,1)；I_m为最大相电流幅值；为漏磁系数，L₁为初级电感，L₂为次级电感，L_meq为考虑边端效应后的等效励磁电感。

3.根据权利要求2所述的基于最优参考磁链的直线电机模型预测控制方法，其特征在于，所述最优参考磁链矢量为最优参考初级磁链矢量，所述最优参考初级磁链矢量包括最优参考初级磁链幅值和最优参考初级磁链相角，所述最优参考初级磁链幅值为：

所述最优参考初级磁链相角为：

其中，分别为最优参考初级磁链的α-β分量；ψ₁、ψ₂分别为初、次级磁链矢量；τ为电机极距；为推力参考值；F_rated为额定推力；ψ_rated为额定初级磁链。

4.根据权利要求3所述的基于最优参考磁链的直线电机模型预测控制方法，其特征在于，所述根据所述电机当前的磁链和最优参考磁链矢量确定最优电压矢量组合的步骤，包括：

根据所述初级磁链和所述最优参考初级磁链矢量计算参考电压矢量，根据所述参考电压矢量确定最优电压矢量组合。

5.根据权利要求4所述的基于最优参考磁链的直线电机模型预测控制方法，其特征在于，所述根据所述初级磁链和所述最优参考初级磁链矢量计算参考电压矢量的步骤，包括：

引入价值函数，所述价值函数为

当所述价值函数为零，认为参考电压矢量作用时无跟踪误差产生，可得参考电压矢量的α-β分量为：

其中，k+1为k+1时刻的电机状态变量；R₁代表初级电阻；T_s为控制周期；i_1α、i_1β分别为初级电流的α-β分量；ψ_1α、ψ_1β分别为初级磁链的α-β分量；分别是参考电压矢量的α-β分量。

6.根据权利要求5所述的基于最优参考磁链的直线电机模型预测控制方法，其特征在于，所述根据所述参考电压矢量确定最优电压矢量组合的步骤，包括：

基于参考电压矢量的无误差跟踪原则，选择与参考电压矢量距离最短的最优电压矢量组合。

7.根据权利要求6所述的基于最优参考磁链的直线电机模型预测控制方法，其特征在于，所述最优占空比为：

其中，u^*为参考电压矢量；||V||为矢量V的模长；(u_i,u_j)为最优电压矢量组合。