[发明专利]一种基于混合多电平逆变器的永磁牵引电机控制方法

权利要求书

1.一种基于混合多电平逆变器的永磁牵引电机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据列车信息控制系统，获取永磁牵引电机的控制目标，构建混合多电平逆变器模型并确定其运行模式，分别采集混合多电平逆变器的负载电流、飞跨电容电压和输出电压；

S2、分别建立混合多电平逆变器的连续时间模型和离散化模型，并根据步骤S1采集的负载电流、飞跨电容电压和输出电压估计混合多电平逆变器的下一时刻输出电压、飞跨电容电流；

S3、建立混合多电平逆变器的预测模型，并根据步骤S2估计的下一时刻输出电压、飞跨电容电流预测下一时刻混合多电平逆变器的负载电流、直流侧中点电位和飞跨电容电压；

所述混合多电平逆变器的预测模型包括逆变器负载电流k+1时刻的离散时间预测模型、直流侧中点电位和飞跨电容电压分别在k+1时刻的离散时间预测模型；

首先采用前向欧拉算法对一阶系统离散化处理，从而得到逆变器负载电流k+1时刻的离散时间预测模型表示为：

其中，T_s为系统采样时间，为k+1时刻负载电流i_x(k+1)的预测值，为k时刻负载电流的测量值，x＝a，b，c表示逆变器的三相桥臂，L为输出滤波电感，R为负载电阻；为k时刻输出电压v_xo(k)的预测值，通过以下公式计算得到:

其中，和分别为S₁,S₃,S₁₁和S₁₂在采样时刻k的值，v_fx1(k)和v_fx2(k)分别为k时刻的飞跨电容电压，V_dc为直流侧母线电压；

采用前向欧拉算法对飞跨电容电压模型进行离散化处理，得到飞跨电容电压在k+1时刻的离散时间预测模型为：

其中，i_fx1(k)和i_fx2(k)为采样时刻k流经飞跨电容的电流，和为飞跨电容电压在k+1时刻的预测值，C_fx1和C_fx2为逆变器x相的飞跨电容值；

根据k时刻的负载电流、电流流经直流侧中点时的开关状态，得到直流侧中点电位在k+1时刻的离散时间预测模型表示为：

其中，C_d为直流侧电容值，为采样时刻k电流流经直流侧中点的开关状态；

S4、根据负载电流与参考电流之间误差、直流侧中点电位、飞跨电容电压及开关频率构建代价函数，并通过滚动优化方式对代价函数进行优化求解，得到混合多电平逆变器的最优开关状态；

S5、根据混合多电平逆变器的最优开关状态驱动相应的功率开关管导通和关断。