三相三电平逆变器驱动PMSM的模型预测控制研究

发布时间：2023-04-01 12:12

　　随着电机控制技术、电力电子技术和检测技术的发展,永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)成为了电机驱动系统发展的首选。对于永磁同步电机的控制技术而言,最先提出的控制策略有磁场定向控制和直接转矩控制。但是这两种控制策略各有优缺点,不能保证电机控制系统在动态特性和鲁棒性等方面的优化控制。先进的控制算法需要考虑到系统的固有特性、非线性等因素;因此有限控制集模型预测控制(Finite Control Set Model Predictive Control,FCS-MPC)作为一种高性能的在线优化控制算法应运而生。FCS-MPC方法复杂性低,对控制变量之间系统约束具有较强处理能力,因此,FCS-MPC方案已成为过去几十年间电机控制领域的一个重要研究分支。相对于传统的磁场定向控制和直接转矩控制,FCS-MPC能明显使电磁转矩脉动减小,减少逆变器的开关损耗,使系统的动态性能得到改善。电力电子技术的发展使电机驱动系统摆脱了常规两电平逆变器拓扑的限制,电机驱动系统与多电平逆变器的结合成了新的思路。多电平逆变器的输出电平数多,因此其输出波形更好,在大...

【文章页数】：59 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 论文的研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 电机控制策略研究现状
        1.2.2 永磁同步电机系统控制算法研究
        1.2.3 三电平逆变器的研究现状
        1.2.4 永磁同步电机无速度传感器技术研究现状
    1.3 论文主要研究内容及框架
    1.4 小结
2 三电平逆变器驱动的PMSM系统及FCS-MPC基本原理
    2.1 PMSM数学模型
        2.1.1 PMSM结构
        2.1.2 d-q坐标系下的PMSM数学模型
        2.1.3 坐标变换
    2.2 三电平逆变器驱动PMSM系统
        2.2.1 三电平逆变器驱动PMSM的拓扑结构
        2.2.2 三电平逆变器数学模型
        2.2.3 空间电压矢量调制(SVPWM)
    2.3 三电平逆变器驱动PMSM的FCS-MPC基本原理
        2.3.1 FCS-MPTC系统基本原理
        2.3.2 FCS-MPCC系统基本原理
    2.4 小结
3 基于复合控制器的PMSMMPTC系统
    3.1 引言
    3.2 复合控器的设计
        3.2.1 基于ESO的负载转矩观测器
        3.2.2 基于幂次函数的转速调节器
    3.3 中点电压平衡
        3.3.1 中小矢量对中点电流的影响
        3.3.2 中点电流的模型预测控制
    3.4 仿真分析
        3.4.1 基于同一PI转速调节器的两电平与三电平驱动PMSMMPTC系统比较
        3.4.2 三电平逆变器驱动系统暂态响应一致时抗负载能力比较
        3.4.3 三电平逆变器驱动系统抗负载能力一致时暂态响应比较
    3.5 小结
4 基于分数阶滑模速度观测器的三电平逆变器驱动PMSMMPCC系统
    4.1 引言
        4.1.1 滑模观测器算法
        4.1.2 扩展卡尔曼滤波算法
        4.1.3 模型参考自适应算法
    4.2 分数阶滑观测器的设计
        4.2.1 分数阶滑模速度观测器稳定性证明
        4.2.2 转速估计
    4.3 仿真分析
    4.4 小结
结论
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果



本文编号：3777123