【摘 要】
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永磁同步电机（PMSM）以其结构简单、可靠性强、体积小和运行效率高的优势在新能源汽车、工业控制和轨道交通等领域得到了广泛的应用。但是当永磁同步电机运行转速较高和逆变器开关频率受到限制时,会造成运行载波比变低,而这将导致交直轴电流动态耦合加剧和数字延迟的影响变大,这些问题极有可能导致电流环出现震荡失稳,最终电机失去控制。基于此背景,本文以表贴式永磁同步电机为研究对象,研究低载波比工况下永磁同步电机的
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永磁同步电机（PMSM）以其结构简单、可靠性强、体积小和运行效率高的优势在新能源汽车、工业控制和轨道交通等领域得到了广泛的应用。但是当永磁同步电机运行转速较高和逆变器开关频率受到限制时,会造成运行载波比变低,而这将导致交直轴电流动态耦合加剧和数字延迟的影响变大,这些问题极有可能导致电流环出现震荡失稳,最终电机失去控制。基于此背景,本文以表贴式永磁同步电机为研究对象,研究低载波比工况下永磁同步电机的控制策略,具体内容如下:本文首先根据复矢量的概念推导了表贴式永磁同步电机的复矢量数学模型,建立了适用于低载波比工况下的电流环精确模型;接着综合考虑数字延时和动态耦合问题,在传统解耦控制器中引入超前相位角和采用双采样双更新方式,设计了适用于低载波比工况下的电流环解耦补偿控制器,提升了电流环系统的稳定性与动态性能。其次,对低载波比下的无差拍预测控制进行了研究,针对传统无差拍预测控制在低载波比下离散化误差增大的缺点,推导并建立了一种适用于低载波比下的精确电流离散模型。同时,提出了采用双采样双更新的控制方式,进一步提高了预测控制在低载波比工况下的控制性能。针对所提预测模型没有反馈校正环节,容易产生电流跟踪误差,采用了一种基于静差积分补偿的方法,实现了预测控制算法的闭环控制并有效提升了电机电流在低载波比工况下的跟踪精度。最后,在基于dSPACE的永磁同步电机实验平台上对所提研究算法进行了实验验证,结果表明本文设计方案可有效解决低载波比下的动态耦合和数字延迟问题,控制系统的性能得到明显改善。
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