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盘式无铁心永磁同步电机具有功率密度高、轴向尺寸短、过载能力强、无齿槽转矩等一系列的优点,特别适合应用在对电机有扁平结构要求的驱动场合。但由于电机采用的是无铁心结构,电机定子绕组的电感值很小,如果使用传统的电压型逆变器驱动电机,绕组内的电流不能连续,从而导致电机产生较大的电磁转矩脉动。本课题的研究目的是解决盘式无铁心永磁同步电机控制的难点,研发出适合此类电机的驱动控制系统。为此,本文针对盘式无铁心永磁同步电机结构及参数的特点,在详细分析了电流波动产生的机理后,借助于传统电机的控制理论,对以下几种控制策略在盘式无铁心永磁同步电机控制上的应用进行了详细的理论分析和研究:1.主回路串电感的控制方法。采用传统的两电平电压型逆变器供电,控制算法上采用基于转子磁场定向的矢量控制。探讨了控制系统在串入不同感值的电感情况下的转矩波动,以及控制系统在不同转速和负载下的运行特性。2.基于前置电流型斩波电路的控制方法。控制策略上采用两两导通、每相导通120°的控制方式。根据角度传感器反馈的转子角度值,结合提出的电流控制算法来实时调整给定的参考电流矢量。通过控制电流型斩波电路的占空比,来实现对处于导通状态下的电机定子绕组内电流的调整,从而实现对电机转矩的控制。3.基于三电平逆变器的控制方法。为提高逆变器的开关频率,减小由于电感小所导致的电流波动问题,系统采用MOSFET作为功率驱动开关管,对基于二极管箝位型的三电平逆变器在盘式无铁心永磁同步电机控制系统上的应用进行了详细的研究和探讨。结合基于转子磁场定向的空间矢量控制算法,实现了对电机的转矩控制,并减小了由于小电感所导致的转矩脉动。4.由于电机的无铁心结构,盘式无铁心电机的电枢反应很弱,对转子磁场的弱磁控制非常困难。而当电机的反电动势接近母线电压时,想要进一步提高电机的转速,就需要提高母线电压。基于以上分析,本文采用Buck-Boost变换器来实现对母线电压的升降压控制,从而减小盘式无铁心永磁同步电机的电流波动和拓宽电机的调速范围。