基于双级矩阵变换器的永磁同步电动机电流预测控制

摘要

近年来,永磁同步电动机(PMSM)受到学术界愈来愈多的关注,以其节能效果好、结构紧凑、可靠性高、容易维护等优点被广泛的应用于电气传动领域。双级矩阵变换器(TSMC)是一种新型的电力变换器,它具有传统矩阵变换器的优点,比如没有中间储能元件、能量双向流动、可以调节输入功率因数等。此外, TSMC还具备钳位电路简单,避免了四步换流法,简化了控制策略,开关数量少等优点。由于上述优点,TSMC在PMSM驱动控制中具有良好的应用前景。
　　本文对基于TSMC的PMSM控制策略进行研究,首先介绍了双级矩阵变换器和永磁同步电动机的结构,提出了基于预测控制的空间矢量分析方法,详细分析了永磁同步电动机的矢量控制策略,着重分析了id=0的矢量控制方法。分别建立了系统中的输入滤波器模型、双级矩阵变换器模型、永磁同步电动机模型。由双级矩阵变换器模型推导出开关函数。在输入滤波器和永磁同步电动机的数学模型的基础上,推导出模型的离散方程,由此可以计算出系统各部分参数的预测值。定义品质函数g,由g来权衡输入侧和输出侧参与整体系统控制的比重。这种预测控制算法可以使得要求的参数始终跟随给定,整个系统输入功率因数为1,控制系统具有良好的动静态性能。最后建立了基于MATLAB的TSMC-PMSM仿真模型,通过仿真实验验证了所提出控制策略的正确性。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 双级矩阵变换器介绍

第2章 双级矩阵变换器

2.2 基于预测控制的开关矢量调制

2.3 本章小结

第3章 永磁同步电动机矢量控制

3.1 坐标变换原理分析

3.2 永磁同步电动机结构

3.3 PMSM矢量控制策略

3.4 本章小结

第4章 基于电流预测控制算法的永磁同步电动机矢量控制

4.1 系统控制流程

4.2 基于双级矩阵变换器的永磁同步电动机控制系统模型

4.3 预测控制策略

4.4 仿真实验与分析

4.5 结论

第5章 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 下一步研究工作

参考文献

致谢

附录：基于TMSC的PMSM预测控制系统仿真模型

个人简历、在校期间发表学术论文与研究成果

一、个人简历

二、攻读硕士学位发表学术论文

三、攻读硕士学位期间参与的科研项目