题目：电推进用永磁同步电动机最优效率控制方法研究

由于具有可机动或定点、载荷能力强等优势，高空飞艇在民用领域和军事领域发挥了重要作用。电推进具有功率大、效率高、过载能力强等特点，已经成为高空飞艇动力系统的发展方向。由于电推进一般采用电池供电，系统节能控制成为一个重要的研究方向。永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor，简称PMSM)有体积小、效率高、可靠性高等优点，特别适宜用于高空飞艇的电推进系统，已经成为一个研究热点。在对已有的电动机最优效率驱动控制系统发展现状和亟待解决的难点问题进行深入分析和研究的基础上，本论文对高空飞艇电推进用PMSM最优效率控制方法进行研究，为电推进用PMSM系统的节能降耗提供理论支持和应用基础。论文的主要工作内容如下：⑴PMSM驱动控制系统建模方法研究。对电推进用PMSM的结构和原理进行了分析，推导PMSM在不同坐标系中的数学模型，得到对应坐标系的等效电路和电机损耗的数学模型。对逆变器功率管开通、关断动作过程进行了准确详细分析，得到了功率管开关动作各阶段电压、电流拟合公式和损耗计算公式。根据所得数学模型，采用模块化建模思想，在Simplorer中对PMSM矢量控制系统和系统损耗数学模型进行建模和仿真研究，得到了系统额定工况下的各部分损耗和总体效率。通过将逆变器功率管开、关损耗与其产品手册数据对比，验证了损耗数学模型的有效性和准确性。⑵基于逆变器效率优化的调制方式研究。对空间矢量脉宽调制技术的原理及谐波进行了分析。针对传统的SVPWM调制策略，以效率最优为目的，采用了零矢量象限间交错分布的优化策略。所得优化策略在充分利用功率器件开关频率的同时，优化PWM脉冲序列中的零矢量，减小开关次数，降低开关电流，抑制逆变器输出电压电流谐波。仿真结果表明该方法能有效减小逆变器部分损耗。⑶基于PMSM效率优化的控制方法研究。针对电推进用PMSM系统电机效率优化控制问题，对基于损耗模型的效率优化控制方法和基于在线搜索的效率优化控制方法进行研究。其中，基于损耗模型的效率优化控制是通过建立损耗模型，求取对应最优效率的定子电流，以实现效率优化控制；基于在线搜索的效率优化控制是通过保持输出功率不变，不断调整定子电流，使得输入功率最小，从而达到系统效率最优。仿真结果证明了两种方法的有效性。⑷电推进用PMSM系统最优效率集成控制方法研究总结了损耗模型法和黄金分割搜索法的优缺点。由于单独使用一种优化法都不能达到很理想的优化结果，提出了一种把模型法和搜索法结合使用的控制方法。通过对逆变器调制算法和电机控制算法同时进行效率优化，实现了电推进用PMSM系统全局最优效率控制。仿真结果证明了该方法的有效性。