永磁同步电机因结构简单、维护方便、功率密度大的优点,被广泛用于工业生产、家用电器等领域。通常永磁同步电机驱动系统由不控整流电路供电,直流环节需要大容量电解电容来保持母线电压的稳定。然而,电解电容存在寿命低、可靠性差、体积大等缺陷,易导致驱动系统发生故障。采用薄膜电容替代电解电容的无电解电容永磁电机驱动系统可有效解决上述问题,但无电解电容驱动系统存在电网侧电能质量低、直流母线电压不稳定及电机运行性能差等问题。针对上述问题,本文提出一种新型无电解电容永磁电机驱动系统,在分析其工作原理的基础上,探讨兼顾电机运行性能和电网侧电能质量的实现方法。本文主要研究内容如下:一、与传统永磁电机驱动系统相比,无电解电容永磁电机驱动系统特性存在较大区别,需要深入分析。首先介绍无电解电容驱动系统的功率特性;再利用功率特性得出其与直流母线电压波动的关系;然后根据直流母线电压波动推导出其与永磁电机性能的联系;最后得出驱动系统在获得高功率因数的前提下,降低直流母线电压波动有利于提高电机运行性能。另外简介了无电解电容驱动系统双闭环矢量控制方案,为后续研究奠定基础。二、根据上述研究结果,针对无电解电容驱动系统直流母线电压波动大的问题,提出一种新型无电解电容功率变换器,分析其不同工作模式下的工作原理,并对变换器关键参数进行计算。新型功率变换器特征在于将薄膜电容C1的电压设计为大脉动纹波形式,使得大部分电网脉动功率存储到功率解耦电路C1中,降低脉动功率对直流母线的影响,从而减小了直流母线电压波动。三、研究新型无电解电容永磁电机驱动系统控制策略,提出基于谐波电流注入的直流母线电压控制方法,通过向电网注入适量的3次谐波,在满足系统输入功率因数不低于0.95、电网输出电流谐波满足相应标准的条件下,减小电网输出功率的脉动量,使得直流母线电压波动进一步减小。为在直流母线电压存在波动条件下,实现电机高性能运行,本文提出基于重复控制器的复合型矢量控制方案,通过重复控制器改善电机驱动系统的稳态特性,并利用PI控制器提高电机驱动系统的动态响应。最后详细阐述了重复控制器的稳定性分析与设计。四、在理论分析及仿真验证的基础上,构建基于TMS320F28335的数字控制实验平台进行实验研究,验证了新型无电解电容永磁电机驱动系统的可行性和有效性。