传统永磁同步电机驱动系统由于使用电解电容作为滤波储能器件,电网侧电流谐波含量较高。使用PFC电路可以降低其电网侧电流谐波、提高其电能质量,然而PFC电路无疑给系统增加了额外的体积与成本。另外,电解电容作为直流母线环节的核心器件,其高温下电解液易蒸发、寿命低等缺点降低了电机驱动系统的可靠性与稳定性。因此,稳定性高、电网侧电能质量好的无电解电容驱动系统成为当下的研究热点。然而,虽然无电解电容驱动系统一定程度上改善电网侧输出电能质量,但由于薄膜电容储存能量的能力较弱,驱动系统直流母线电压存在较大电压波动,系统产生二倍频于电网电压的脉动功率,造成电机出现转矩、转速脉动大,极大的影响了电机性能。为解决上述问题,并提高电机驱动系统的动态性能,使其具有一定抗负载转矩扰动能力。本文在分析无电解电容系统特性的基础上,提出一种基于IP控制的电磁转矩前馈控制系统,并采用虚拟阻抗的直流母线稳定控制策略,有效提高系统抗负载转矩扰动的鲁棒性,使系统稳定性得到提高,改善了电机运行性能。本文主要研究内容如下:一、介绍了永磁同步电机基本结构与分类、不同坐标系下的数学模型以及几种典型的矢量控制技术。详细阐述了无电解电容电机驱动系统的优缺点,并对功率特性,尤其是脉动功率对系统的影响及其产生的原因进行分析;在此基础上分析直流母线电容电压波动情况对电机驱动系统稳动态的影响。二、在无电解电容驱动系统特性理论分析基础上,首先,提出一种新型的抗负载转矩扰动的IP速度控制器,并分析其对比传统转速PI控制器的优势。同时介绍了一种基于PI控制的磁链观测器,以实现准确快速的观测电机电磁转矩。其次,通过电机电磁转矩前馈控制策略改善了无电解电容驱动系统的动态性能,同时提高了系统的抗负载转矩扰动能力。另外,为实现系统内交流信号的无静差跟踪,采用准比例谐振控制器作为电流控制器。最后,考虑到无电解电容系统存在直流母线电压波动的问题,提出一种改变系统的虚拟阻抗以抑制电压波动稳压控制策略。通过仿真验证所提出控制策略的可行性与有效性。三、在理论分析与仿真的基础上,搭建无电解电容永磁同步电机驱动实验平台。该实验平台以DSP芯片TMS320F28335为主控制器件,通过编写软件程序实现所提出的控制算法。仿真与实验结果均证明了该控制策略可以改善系统的动态性能,提高电机运行的稳定性。