1、電力電子變換技術(shù)的廣泛應(yīng)用使得電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)擺脫了傳統(tǒng)三相供電網(wǎng)絡(luò)的相數(shù)約束，多相(相數(shù)n>3)逆變器供電的多相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)大功率交流傳動(dòng)提供了新的思路。相數(shù)的增加使得多相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有更多的控制自由度，使其特別適合用于電動(dòng)/燃料混合動(dòng)力車輛、航空航天、風(fēng)力發(fā)電、電力機(jī)車牽引、電力艦船推進(jìn)等要求低壓大功率和故障容錯(cuò)運(yùn)行的應(yīng)用場(chǎng)合。五相永磁同步電動(dòng)機(jī)(PMSM)兼具永磁電機(jī)和多相電機(jī)的雙重優(yōu)點(diǎn)，論文圍繞其多維、多相的特點(diǎn)，展開(kāi)基本理

2、論和控制策略的研究，所得結(jié)論和方法對(duì)研究任意相數(shù)的多相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有重要的理論指導(dǎo)意義和工程實(shí)踐價(jià)值。
　　首先，論文利用繞組函數(shù)法，推導(dǎo)五相對(duì)稱繞組諧波磁動(dòng)勢(shì)的解析表達(dá)式，通過(guò)分析其時(shí)空分布特性，得到了五相PMSM通過(guò)注入三次諧波電流提高輸出轉(zhuǎn)矩的理論依據(jù)。建立雙正交坐標(biāo)系，并推導(dǎo)五相PMSM的正交數(shù)學(xué)模型，為后續(xù)的研究奠定理論基礎(chǔ)。以轉(zhuǎn)矩方程為依據(jù)，在不增加電機(jī)鐵芯飽和程度和逆變器容量的前提下，分別以電流幅值不變和有效值不變

3、為約束條件，提出了三次諧波電流注入率的優(yōu)選方法。通過(guò)優(yōu)化控制基波電流與三次諧波電流的相位和幅值關(guān)系，不僅能夠提高五相PMSM的輸出轉(zhuǎn)矩還可提高轉(zhuǎn)矩銅損比，有助于改善電機(jī)的效率。通過(guò)有限元仿真驗(yàn)證了三次諧波電流注入率優(yōu)選方法的正確性，并分析了注入三次諧波電流對(duì)輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的影響。
　　其次，深入研究了五相電壓源逆變器(VSI)的多維脈寬調(diào)制(PWM)算法。針對(duì)正弦電壓輸出方式，若直接將傳統(tǒng)的三相VSI空間矢量脈寬調(diào)制(SVPW

4、M)算法擴(kuò)展至五相VSI中，會(huì)在d3-q3子空間中產(chǎn)生非零伴生矢量，從而使輸出電壓含有大量的諧波成分。本文提出了最近四矢量SVPWM算法，在d1-q1子空間中合成基波電壓參考矢量的同時(shí)，保證d3-q3子空間中的伴生矢量為零。為了提高基波電壓分量的調(diào)制比，提出了最近四矢量SVPWM的改進(jìn)算法，通過(guò)動(dòng)態(tài)修改中矢量和大矢量的作用時(shí)間比，最大限度地降低諧波電壓的含量。針對(duì)雙頻率非正弦電壓輸出方式，以最近四矢量SVPWM算法為基礎(chǔ)，動(dòng)態(tài)分配調(diào)制子

5、周期，在每個(gè)調(diào)制子周期內(nèi)合成各自子空間的電壓參考矢量。針對(duì)上述兩種電壓輸出方式，分別提出了注入五次諧波分量和均值零序分量的載波PWM算法，可進(jìn)一步擴(kuò)展調(diào)制范圍。詳細(xì)分析了正弦驅(qū)動(dòng)以及注入三次諧波驅(qū)動(dòng)方式下，調(diào)制比的有效作用域及各種PWM算法的適用范圍。
　　再次，為了提高五相PMSM控制系統(tǒng)的集成度，研究了基于FPGA的數(shù)字集成控制技術(shù)。設(shè)計(jì)了全數(shù)字軸角變換器，采用Δ-Σ調(diào)制技術(shù)生成激磁信號(hào)，可降低激磁信號(hào)的失真度和相移?；阪i相

6、環(huán)技術(shù)的角度閉環(huán)跟蹤解算算法，可提高動(dòng)態(tài)跟蹤速度和穩(wěn)態(tài)精度。以NTV-SVPWM算法為例，給出了詳細(xì)的數(shù)字實(shí)現(xiàn)方法。為了保證注入三次諧波電流后轉(zhuǎn)矩響應(yīng)仍表現(xiàn)為一階慣性環(huán)節(jié)，研究了雙空間矢量控制算法的電流控制器參數(shù)約束。給出了基于FPGA的全數(shù)字雙空間矢量控制器實(shí)現(xiàn)方法，通過(guò)控制時(shí)序優(yōu)化，提高數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和控制器的執(zhí)行速度。雙空間矢量控制算法可保證基波電流和三次諧波電流滿足最優(yōu)的幅值和相位關(guān)系，但無(wú)法解決暫態(tài)過(guò)程中的交叉耦合問(wèn)題。為此，提

7、出了一種考慮延時(shí)的無(wú)差拍電流預(yù)測(cè)控制算法，通過(guò)將交叉耦合項(xiàng)融入到預(yù)測(cè)模型中，解決了基波電流和三次諧波電流交叉耦合問(wèn)題。分析了五相VSI死區(qū)效應(yīng)，提出了基于雙空間矢量閉環(huán)控制的死區(qū)誤差電壓補(bǔ)償方法。
　　最后，針對(duì)五相PMSM單相開(kāi)路故障，分別建立了基波和三次諧波子空間不對(duì)稱坐標(biāo)系下的坐標(biāo)變換體系。通過(guò)分析基波和三次諧波電流的轉(zhuǎn)矩方程和銅損方程，利用疊加原理，提出了消除轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的解析方法。通過(guò)對(duì)廣義零序分量的優(yōu)化設(shè)計(jì)，在銅損最小和銅