三相三电平逆变器驱动PMSM的模型预测控制研究

电力电子技术的发展使电机驱动系统摆脱了常规两电平逆变器拓扑的限制，电机驱动系统与多电平逆变器的结合成了新的思路。多电平逆变器的输出电平数多，因此其输出波形更好，在大容量交流调速系统中优势明显。作为多电平逆变器的研究基础，三电平逆变器应用最为广泛，而其中首选的是二极管钳位型三电平逆变器。因此采用二极管钳位型三电平逆变器驱动PMSM的模型预测控制系统作为研究对象。

在PMSM驱动系统中，位置与转速的检测是非常重要的，一般采用的方法是通过机械传感器来进行测量，但这种测量方法在实际应用中有很多缺陷，会降低电机系统的稳定性和可靠性，同时会增加成本。而无速度传感器技术是通过检测电机中的电流或电压，来对电机的实际转速和位置信息进行估计，这种技术省略了常规使用的机械传感器，能够实现电机系统的高精度、高动态性能的控制。因此PMSM的无速度传感器控制技术成为了近些年的研究热点。

主要研究内容分为以下几个方面：

（1）基于同一Pl转速调节器，设计三电平逆变器驱动PMSM模型预测转矩控制系统，与两电平逆变器驱动PMSMMPTC系统对比，并对两个系统的运行性能进行对比分析。

（2）为进一步提高系统响应性能，克服未知负载转矩扰动、增强系统鲁棒性，设计扩张状态负载转矩观测器，进而得到将负载转矩观测器和基于幂函数滑模转速调节器相结合的复合控制器。

（3）设计基于分数阶滑模观测器的PMSMMPCC系统，实现对电机转速的快速准确估计。

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