基于FCS-MPTC的五相永磁同步电机控制研究
发布时间：2021-03-08 06:49
与传统三相电机控制系统相比,多相PMSM（Permanent Magnet Synchronous Motor,永磁同步电机）具有功率密度大、控制自由度多和容错性能好等优点。目前在多相PMSM的控制领域中应用最多的是DTC（Direct Torque Control,直接转矩控制）算法,但是DTC算法存在转矩输出脉动较大和低速控制开关频率低等缺点。FCS-MPTC（Finite Control Set Model Predictive Torque Control,有限集模型预测转矩控制）算法可以直接考虑被控过程输入和输出的约束条件来处理多变量、高耦合的非线性系统,能够较为显著地改善上述DTC的缺点,并且具有动态响应快、控制灵活等特点。本文研究对象为五相PMSM,采用FCS-MPTC算法作为系统的高性能控制策略。本文的研究内容包括:（1）研究五相PMSM的数学模型,分析五相两电平逆变器供电的空间电压矢量分布特点,总结五相驱动系统和传统三相系统的异同点;（2）研究FCS-MPTC工作原理,从预测模型的建立、目标函数的设计和算法优化等几个方面,设计适合五相PMSM的FCS-MPTC系统,最...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 多相电机控制策略研究现状
1.2.2 FCS-MPTC算法研究现状
1.2.3 PMSM转速估计策略研究现状
1.3 论文主要研究内容
2 五相PMSM驱动系统数学模型
2.1 五相PMSM数学模型
2.1.1 五相PMSM自然坐标系下数学模型
2.1.2 拓展矩阵变换
2.1.3 五相PMSM旋转坐标系下数学模型
2.2 五相逆变器驱动系统工作原理
2.3 小结
3 五相PMSM的 FCS-MPTC系统
3.1 FCS-MPTC算法工作原理
3.2 五相PMSM的 FCS-MPTC设计
3.2.1 五相PMSM的 FCS-MPCC设计
3.2.2 五相PMSM的 FCS-MPTC设计
3.3 仿真结果及分析
3.4 小结
4 基于不确定非线性FOSMC的五相PMSM-MPTC系统
4.1 FOSMC设计
4.1.1 分数阶微积分理论
4.1.2 不确定非线性FOSMC设计
4.1.3 FOSMC稳定性分析
4.2 仿真结果及分析
4.2.1 空载启动仿真实验
4.2.2 变速运行仿真实验
4.3 小结
5 基于FOSM-MRAS观测器的五相PMSM的 FCS-MPTC系统
5.1 MRAS工作原理
5.2 FOSM-MRAS观测器设计
5.2.1 MRAS观测器设计
5.2.2 FOSM-MRAS设计及稳定性分析
5.3 仿真结果及分析
5.4 小结
结论
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]首届“中国铁路发展论坛”在北京举办[J]. 铁道技术监督. 2019(12)
[2]中国铁道学会 首届中国铁路发展论坛在北京召开[J]. 科技传播. 2019(23)
[3]基于分数阶滑模观测器的PMSM分数阶积分滑模控制（英文）[J]. 缪仲翠,张文宾,韩天亮,余现飞. Journal of Measurement Science and Instrumentation. 2019(04)
[4]五相感应电机缺相容错运行的全转矩范围效率优化控制策略[J]. 刘海涛,易新强,王东,郑晓钦,孟繁庆. 中国电机工程学报. 2020(05)
[5]十二相永磁电机驱动系统的容错控制策略[J]. 魏永清,康军,曾海燕,朱鹏. 电工技术学报. 2019(21)
[6]基于Z源逆变器的共直流母线开绕组永磁同步电机系统控制策略[J]. 年珩,阮晨辉,何峪嵩,胡伟. 中国电机工程学报. 2019(18)
[7]基于死区函数的MRAS高精度转子位置估计（英文）[J]. 周亚宁,胡朝晖,陈曦. 中国电机工程学报. 2019(18)
[8]永磁同步电机自适应模糊滑模鲁棒无源控制[J]. 张懿,韦汉培,魏海峰,储建华,彭艳. 电机与控制学报. 2019(09)
[9]永磁同步电机模型预测的优化控制策略[J]. 谢云辉,郑常宝,胡存刚,温饱. 电力电子技术. 2019(07)
[10]关于新时代铁路发展改革的若干思考[J]. 黄民. 铁道学报. 2019(06)
博士论文
[1]五相永磁同步电机驱动系统容错控制技术研究[D]. 田兵.哈尔滨工业大学 2018
[2]电动汽车用五相永磁容错电机的设计及运行控制研究[D]. 王鹏飞.哈尔滨工业大学 2015
[3]多相永磁电机的理论分析及其控制研究[D]. 王晋.华中科技大学 2010
[4]带整流负载双绕组多相高速异步发电机系统的研究[D]. 吴新振.清华大学 2006
硕士论文
[1]基于分数阶滑模观测器的永磁同步电机控制研究[D]. 张文宾.兰州交通大学 2019
[2]五相永磁同步电机定子绕组电阻性失衡故障容错控制研究[D]. 汤春艳.安徽大学 2019
[3]表贴式外转子五相永磁同步电机设计与开路容错控制[D]. 黄秋靓.电子科技大学 2019
[4]基于MRAS的永磁同步电机无传感器矢量控制系统的研究[D]. 王孟.华南理工大学 2018
[5]五相永磁同步电机模型预测转矩控制[D]. 薛诚.西南交通大学 2018
[6]深度神经网络的迁移学习关键问题研究[D]. 李年华.电子科技大学 2018
[7]面向电磁推进的多相永磁直线电机设计及其控制[D]. 谢建隆.西南交通大学 2018
[8]开绕组五相永磁同步电机驱动系统研究[D]. 刘金.哈尔滨工业大学 2017
[9]五相永磁同步电机系统故障诊断与容错控制技术研究[D]. 侯雅晓.哈尔滨工业大学 2016
[10]基于FPGA的十五相PMSM矢量控制系统的研究[D]. 赵品志.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3070608
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 多相电机控制策略研究现状
1.2.2 FCS-MPTC算法研究现状
1.2.3 PMSM转速估计策略研究现状
1.3 论文主要研究内容
2 五相PMSM驱动系统数学模型
2.1 五相PMSM数学模型
2.1.1 五相PMSM自然坐标系下数学模型
2.1.2 拓展矩阵变换
2.1.3 五相PMSM旋转坐标系下数学模型
2.2 五相逆变器驱动系统工作原理
2.3 小结
3 五相PMSM的 FCS-MPTC系统
3.1 FCS-MPTC算法工作原理
3.2 五相PMSM的 FCS-MPTC设计
3.2.1 五相PMSM的 FCS-MPCC设计
3.2.2 五相PMSM的 FCS-MPTC设计
3.3 仿真结果及分析
3.4 小结
4 基于不确定非线性FOSMC的五相PMSM-MPTC系统
4.1 FOSMC设计
4.1.1 分数阶微积分理论
4.1.2 不确定非线性FOSMC设计
4.1.3 FOSMC稳定性分析
4.2 仿真结果及分析
4.2.1 空载启动仿真实验
4.2.2 变速运行仿真实验
4.3 小结
5 基于FOSM-MRAS观测器的五相PMSM的 FCS-MPTC系统
5.1 MRAS工作原理
5.2 FOSM-MRAS观测器设计
5.2.1 MRAS观测器设计
5.2.2 FOSM-MRAS设计及稳定性分析
5.3 仿真结果及分析
5.4 小结
结论
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]首届“中国铁路发展论坛”在北京举办[J]. 铁道技术监督. 2019(12)
[2]中国铁道学会 首届中国铁路发展论坛在北京召开[J]. 科技传播. 2019(23)
[3]基于分数阶滑模观测器的PMSM分数阶积分滑模控制（英文）[J]. 缪仲翠,张文宾,韩天亮,余现飞. Journal of Measurement Science and Instrumentation. 2019(04)
[4]五相感应电机缺相容错运行的全转矩范围效率优化控制策略[J]. 刘海涛,易新强,王东,郑晓钦,孟繁庆. 中国电机工程学报. 2020(05)
[5]十二相永磁电机驱动系统的容错控制策略[J]. 魏永清,康军,曾海燕,朱鹏. 电工技术学报. 2019(21)
[6]基于Z源逆变器的共直流母线开绕组永磁同步电机系统控制策略[J]. 年珩,阮晨辉,何峪嵩,胡伟. 中国电机工程学报. 2019(18)
[7]基于死区函数的MRAS高精度转子位置估计（英文）[J]. 周亚宁,胡朝晖,陈曦. 中国电机工程学报. 2019(18)
[8]永磁同步电机自适应模糊滑模鲁棒无源控制[J]. 张懿,韦汉培,魏海峰,储建华,彭艳. 电机与控制学报. 2019(09)
[9]永磁同步电机模型预测的优化控制策略[J]. 谢云辉,郑常宝,胡存刚,温饱. 电力电子技术. 2019(07)
[10]关于新时代铁路发展改革的若干思考[J]. 黄民. 铁道学报. 2019(06)
博士论文
[1]五相永磁同步电机驱动系统容错控制技术研究[D]. 田兵.哈尔滨工业大学 2018
[2]电动汽车用五相永磁容错电机的设计及运行控制研究[D]. 王鹏飞.哈尔滨工业大学 2015
[3]多相永磁电机的理论分析及其控制研究[D]. 王晋.华中科技大学 2010
[4]带整流负载双绕组多相高速异步发电机系统的研究[D]. 吴新振.清华大学 2006
硕士论文
[1]基于分数阶滑模观测器的永磁同步电机控制研究[D]. 张文宾.兰州交通大学 2019
[2]五相永磁同步电机定子绕组电阻性失衡故障容错控制研究[D]. 汤春艳.安徽大学 2019
[3]表贴式外转子五相永磁同步电机设计与开路容错控制[D]. 黄秋靓.电子科技大学 2019
[4]基于MRAS的永磁同步电机无传感器矢量控制系统的研究[D]. 王孟.华南理工大学 2018
[5]五相永磁同步电机模型预测转矩控制[D]. 薛诚.西南交通大学 2018
[6]深度神经网络的迁移学习关键问题研究[D]. 李年华.电子科技大学 2018
[7]面向电磁推进的多相永磁直线电机设计及其控制[D]. 谢建隆.西南交通大学 2018
[8]开绕组五相永磁同步电机驱动系统研究[D]. 刘金.哈尔滨工业大学 2017
[9]五相永磁同步电机系统故障诊断与容错控制技术研究[D]. 侯雅晓.哈尔滨工业大学 2016
[10]基于FPGA的十五相PMSM矢量控制系统的研究[D]. 赵品志.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3070608
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