【摘 要】
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与三相驱动系统相比,多相驱动系统因其具有更大的输出功率、可靠的容错运行能力、灵活的控制资源等特点,在电机驱动领域备受关注。其中,多相定子永磁型同步电机除了具有多相驱动系统的诸多优势,同时具有体积小、功率密度大、效率高,电机易于冷却的优点,因此具有良好的应用前景。随着微处理器的发展,模型预测控制(Model Predictive Control,简称MPC)因其原理简单、便于处理多变量约束等优点,在
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与三相驱动系统相比,多相驱动系统因其具有更大的输出功率、可靠的容错运行能力、灵活的控制资源等特点,在电机驱动领域备受关注。其中,多相定子永磁型同步电机除了具有多相驱动系统的诸多优势,同时具有体积小、功率密度大、效率高,电机易于冷却的优点,因此具有良好的应用前景。随着微处理器的发展,模型预测控制(Model Predictive Control,简称MPC)因其原理简单、便于处理多变量约束等优点,在电机驱动领域成为研究热点。目前,针对多相永磁电机驱动系统的MPC研究还相对较少,本文以此为研究主题,对五相永磁同步电机的模型预测控制进行研究,以完善MPC在多相电机驱动系统中的应用。本文以一台五相定子20槽/转子18极磁通切换永磁(Flux-Switching Permanent Magnet,简称FSPM)电机为实验对象,将其等效为一台五相永磁同步电机(PMSM),具体研究了该电机的工作原理和数学模型,基于模型预测控制的五相电机驱动系统设计和实验验证。具体内容包括:(1)阐述五相FSPM电机的基本结构及工作原理,推导五相PMSM数学模型,并搭建电机仿真模型,完成算法的仿真验证;(2)分析五相PMSM的模型预测控制策略,从提高模型预测控制稳态性能角度出发,提出了基于电压矢量优化的改进型模型预测控制算法,重点研究了基于几何法的占空比优化和双矢量优化策略;(3)将模型预测控制方法应用于五相PMSM容错控制,从减小模型预测控制算法计算量的角度出发,深入研究了基于矢量预筛选的简化控制集模型预测控制策略;(4)完成五相电机驱动系统的硬件电路设计与软件程序编写,并利用现有的实验样机,搭建了五相电机驱动系统的实验平台,进行了充分的实验研究,完成了实验验证。
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