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摘要
复杂多变的运行工况对以无轴承电机为代表的磁悬浮机电系统运行性能提出了较高的要求，在保证电机高性能运行的同时，力求降低系统成本。本文从逆变拓扑选型、调制策略设计及调节器结构优化三个角度出发，对两相无轴承电机驱动系统进行优化设计。逆变拓扑方面，本文详细对比分析了两相无轴承电机可选逆变拓扑形式，为保证电机高性能运行同时尽可能降低硬件成本，本文采用交错并联式逆变拓扑结构。在此基础上，本文提出了一种基于交错并联式拓扑的双空间矢量脉宽调制策略，并给出了详细的设计过程。调节器设计方面，为进一步提升无轴承电机驱动系统的动/稳态性能，本文基于无差拍思想，提出了一种混合型调节器结构优化设计方案。针对无差拍的控制延迟问题，本文采用基于史密斯预估器的电流预测方案以补偿延时影响；对于参数误差问题，本文提出了一种混合型调节器设计方案，对d、q轴电流分别采取适合各自特点的控制策略，并利用误差累积效应以补偿参数误差造成的电流跟踪静差。最后，基于一台无轴承实验样机，对本文所提驱动系统优化设计方案进行了充分的仿真与实验验证。
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单位南京航空航天大学; 自动化学院
