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摘 要

永磁同步电。机具有维护方便、节能环保、体型较小的优点。因此，永磁同步电机成为了电机控制领域研究的热点。永磁同步电机的技术具有、快等特点。但是，在以较低速度工作时，电磁转矩脉动较大。

在本篇论文中，将设计一种把与相结合在一起的系统模型。其基本原理是，当永磁同步电机在不同的作用下，结合永磁同步电机的预测模型和、的测量值，预测永磁。同步电机未来的动作趋势。预测过程结束后，结合对预测值和误差进行处理，从而得到最接近期望的电压矢量。

本文首先介绍了电机控制策略的发展和现状，然后概述模型预测控制技术在电机控制领域的研究现状，并引入性能指标评估函数的概念。第三，在下，对永磁同步电机进行建模。然后，介绍了模型预测控制的原理，并设计预测模型和设定性能指标评估函数。最后，设计一个系统。在矩阵实验室平台上，对我们所设计的系统。和模型预测直接转矩控制系统进行分析，校验该控制系统的可研究性和。

关键词：

永磁同步电机；直接转矩控制；模型预测控制；性能指标评估函数；MATLAB仿真

Research on Torque Control Technology of Permanent Magnet Motor

Abstract

Permanent magnet synchronous motor has the advantages of simple structure, convenient maintenance, energy saving and environmental protection, and small size. Relative to other types of motors, permanent magnet synchronous motor response fast, economical and reliable. Compared with the vector control technology, the direct torque control technology of permanent magnet synchronous motor has the characteristics of strong robustness and fast dynamic response of torque. However, when the motor is running at low speed, the torque ripple is large.

This paper presents a direct torque control strategy for predicting permanent magnet synchronous motor model combined with model predictive control technology and direct torque control technology. The basic principle is that when the permanent magnet synchronous motor under the action of different voltage vector, combined with the permanent magnet synchronous motor prediction model and the electromagnetic torque, the stator flux of the measured value, inferred permanent magnet synchronous motor future trend, the forecast process After the end, the performance index evaluation function is used to process the prediction and error to determine the optimal voltage vector.

This paper first introduces the development and current situation of the motor control strategy, and then summarizes the research status of the model predictive control technology in the field of motor control and introduces the concept of performance evaluation function. Secondly, through the establishment of permanent magnet synchronous motor in different coordinate system under the mathematical model, the direct torque control technology for the principle of analysis. Then, the principle of model predictive control is introduced, and the forecasting model is designed and the performance evaluation function is set. Finally, a model is proposed to predict the direct torque control system. The direct torque control system of the permanent magnet synchronous motor and the model direct torque control system are simulated and analyzed on the MATLAB simulation platform to verify the feasibility of the scheme.

Keywords：

Permanent magnet synchronous motor，Direct torque control，Model predictive control，Performance evaluation function，Matlab simulation

第一章 绪论 1

1.1 研究背景与意义 1

1.1.1 电机的发展史 1

1.1.2 永磁同步电机控制技术的发展 1

1.2 模型预测控制算法的研究现状 3

1.2.1 MPC在变流器控制中的应用 3

1.2.2 MPC在中的应用 4

1.2.3 MPC在电机驱动中的应用 5

1.3 主要研究内容 6

第二章 永磁同步电机控制基础 7

2.1 永磁同步电机数学模型 7

2.2 永磁同步电机直接转矩控制原理 9

第三章 永磁同步电机转矩预测控制 14

3.1 模型预测控制的基本原理 14

3.2 永磁同步电机模型预测直接转矩控制系统的设计 16

第四章 基于Simulink的永磁同步电机控制系统的仿真设计 20

4.1 MATLAB/SIMULINK的介绍 20

4.2 永磁同步电机直接转矩控制系统的仿真设计 20

4.2.1 电机模块与逆变器模块 20

4.2.2 检测模块 21

4.2.3 坐标变换模块 21

4.2.4 磁链、转矩估算模块 22

4.2.5 扇形区域判定模块 22

4.2.6 滞环比较器模块 22

4.2.7 开关表选择模块 23

4.3 永磁同步电机预测转矩控制系统仿真设计 24

第五章 仿真结果与数据分析 26

5.1 DTC和MP-DTC性能测试 26

5.2 稳态性能对比分析 28

5.3 动态性能对比分析 31

结语 33

参考文献 34

致谢 37

附录 38

第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.1.1 电机的发展史

是指根据法拉第的原理，进行电能转换的一种。自雅可比发明第一台直流发动机起，电机在人类生产，活动中发挥着愈来愈重要的作用。电机是将电能与其他形式能量进行互相转换的装置，为了提高电机能量转换和传递的效率，节约生产生活成本，必须找到一种高效的控制策略。因此，电机的控制策略成为了电机研究领域的重要课题。

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