【摘 要】
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离散空间矢量调制模型预测电流控制(DSVM-MPCC)方法具有动态响应快、易于实施、包含非线性约束条件等优势,逐渐被应用在永磁同步电动机(PMSM)控制中。然而,传统的DSVM-MPCC在电压矢量选取时存在计算量大的缺点,针对此问题,提出了基于有效电压矢量预选的方法来减小电压矢量选取时的计算量。其次,DSVM-MPCC易受电机模型参数不确定的影响,针对此问题,提出了基于递归最小二乘法的离散空间矢量
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离散空间矢量调制模型预测电流控制(DSVM-MPCC)方法具有动态响应快、易于实施、包含非线性约束条件等优势,逐渐被应用在永磁同步电动机(PMSM)控制中。然而,传统的DSVM-MPCC在电压矢量选取时存在计算量大的缺点,针对此问题,提出了基于有效电压矢量预选的方法来减小电压矢量选取时的计算量。其次,DSVM-MPCC易受电机模型参数不确定的影响,针对此问题,提出了基于递归最小二乘法的离散空间矢量调制模型预测电流控制(RLS-DSVM-MPCC)方法来进行在线模型参数更新,以提高模型预测的精度。首先,对PMSM进行了简单概述。第一,介绍了PMSM的结构和分类,并比较了PMSM与BLDCM的异同。第二,解释了三相逆变器的基本工作原理,并推导了常用的坐标变换方程及开关状态与输出电压的关系。第三,建立了PMSM的动态数学模型和一种基于Ansys的非线性等效电路模型,并搭建了模型的等效电路和结构框图。其次,为改进PMSM的控制性能和减小DSVM-MPCC的计算量,提出了基于有效电压矢量预选的DSVM-MPCC方法。第一,介绍了空间矢量调制(SVM)和磁场定向控制(FOC)方法的原理及实现。第二,介绍了离散空间矢量调制(DSVM)和模型预测电流控制(MPCC)方法的原理及实现,并采用有效电压矢量预选的方法首先确定最优区域,然后在最优区域内选择最优电压矢量,此方法将三十八个候选电压矢量减小至十三个,有效降低了选取最优电压矢量的计算量。第三,在Simulink中建立了两种方法的仿真模型,仿真结果表明提出的DSVMMPCC方法相比传统FOC方法具有更好的控制性能。然后,为了解决电机参数不确定性对DSVM-MPCC方法的影响,提出了基于RLS-DSVMMPCC方法来提高模型预测的精度。第一,介绍了基于RLS的PMSM在线参数估计原理。第二,将RLS方法应用到DSVM-MPCC方法中,并给出了模型参数更新的切换条件。第三,在Simulink中建立了仿真模型,研究了RLS-DSVM-MPCC方法在参数不确定性时的静、动态参数估计精度和控制性能,仿真结果表明提出的RLS-DSVM-MPCC方法降低了参数不确定性对模型预测电流控制的影响,提高了控制系统的鲁棒性。最后,在理论和仿真的基础上,搭建了一套24V PMSM硬件实验平台。第一,介绍了PMSM的硬件电路设计,包括控制电路、驱动电路、检测电路和降压电路。第二,介绍了软件执行的时序关系和上位机界面。第三,在实验平台上应用了FOC方法,实验结果显示PMSM具有很小的转速误差和转矩脉动,验证了所设计的硬件和软件是可行的且有效的。
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