【摘 要】
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船舶电力推进系统拥有驱动能力强、安全环保、安装和维修方便等诸多优点,是船舶推进系统未来的发展方向。永磁同步电机（PMSM）具有调速范围宽、功率密度大等优点,在船舶电力推进系统中具有广阔的应用前景。因此,对船舶电力推进用PMSM控制策略的研究具有实用价值。本文主要对基于模型预测电流控制（MPCC）的永磁同步推进电机控制系统进行研究。首先介绍了永磁同步推进电机的数学模型、两电平逆变器电压空间矢量、三电
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船舶电力推进系统拥有驱动能力强、安全环保、安装和维修方便等诸多优点,是船舶推进系统未来的发展方向。永磁同步电机（PMSM）具有调速范围宽、功率密度大等优点,在船舶电力推进系统中具有广阔的应用前景。因此,对船舶电力推进用PMSM控制策略的研究具有实用价值。本文主要对基于模型预测电流控制（MPCC）的永磁同步推进电机控制系统进行研究。首先介绍了永磁同步推进电机的数学模型、两电平逆变器电压空间矢量、三电平逆变器电压空间矢量,分析了PMSM空间电压矢量脉宽调制直接转矩控制（SVM-DTC）系统的工作原理;针对永磁同步推进电机SVM-DTC系统存在转矩脉动大的问题,提出了基于MPCC的永磁同步推进电机控制策略,设计了基于双矢量MPCC的两电平逆变器PMSM控制系统,为了进一步提高电机的稳态性能,通过采用改变电压矢量合成方式、增加预测备选电压矢量、改变电压矢量选择方式等方法,设计了基于双矢量MPCC的三电平逆变器PMSM控制系统和基于三矢量MPCC的三电平逆变器PMSM控制系统。在Matlab/Simulik环境下分别搭建了永磁同步推进电机SVM-DTC系统、基于双矢量MPCC的两电平逆变器永磁同步推进电机控制系统、基于双矢量MPCC的三电平逆变器永磁同步推进电机控制系统和基于三矢量MPCC的三电平逆变器永磁同步推进电机控制系统仿真模型,仿真结果验证了这四种控制策略的有效性和MPCC的优越性。为了验证所设计的电机控制系统的正确性,以国内某实船推进电机为例,通过硬件在环仿真平台对本文所提的四种控制系统在电机转速突变和电机负载突变情况下进行了硬件在环仿真验证,进一步验证了将MPCC技术应用于永磁同步推进电机控制系统中的可行性和对MPCC技术改进优化的有效性。
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