The requirements on vehicle industry are constantly getting stricter, especially when it comes to emissions. At the same time cars, trucks and buses are needed for our way of living. This have forced companies to be as ecient as possible in their way of using fossil fuels for travelling and transport. To increase the eciency companies investigate all possible fuel savings to decrease their carbon footprint as much as possible. One area of savings that is not that obvious to many people is the alternator. Several percent of the total energy used by a vehicle are needed to operate the alternator. With a typical alternator eciency of 70% considerable savings can be achieved. This thesis that concern alternator eciency was carried out at Scania in Södertälje, Sweden. The goal of the thesis is to construct a mathematical model of an alternator. The model is supposed to consider all losses in the alternator and together with the output power give an eciency model of the alternator at different speeds and loads. A great part of the project has been dealing with the magnetic losses. The magnetic losses have been modeled as an equivalent circuit with the load angle as a central piece. The equivalent circuit is built up by the fact that the alternator used in the vehicles is a salient pole alternator. The equivalent circuit describes a voltage equation where the voltage drop over the magnetic inductance is described. From that relations between the signals in the alternator and output signals can be written. The alternator model is then used together with data recorded from different buses all over the world, this to be able to investigate how the alternator contributes to the fuel consump- tion depending on the way that the buses are driven. The result of this thesis is a mathematical model that describes the losses in the alternator for different load cases and speeds.

Το θέμα της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της σύγχρονης μηχανής αξονικής ροής με μόνιμους μαγνήτες, που προορίζεται να λειτουργήσει σε ανεμογεννήτρια, μέσω της δημιουργίας του αντίστοιχου τρισδιάστατου μοντέλου πεπερασμένων στοιχείων. Σκοπός της εργασίας είναι η σχεδίαση και η εξομοίωση του μοντέλου στις τρεις διαστάσεις μέσω του λογισμικού της OPERA 3D. Τα δεδομένα, προκειμένου να επιτευχθεί η σχεδίαση της μηχανής, προέκυψαν έπειτα από ακριβή διαδικασία διαστασιολόγησής της αξιοποιώντας τις θεωρητικές σχέσεις που, σύμφωνα με τη βιβλιογραφία, περιγράφουν τη λειτουργία της. Η δομή της διπλωματικής εργασίας διαρθρώνεται ως εξής. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια σύντομη αναφορά στο θέμα της αιολικής ενέργειας σε σχέση με την αξιοποίησή της τόσο σε εγχώριο όσο και σε παγκόσμιο επίπεδο, καθώς επίσης και μια παράθεση στοιχείων που αφορούν τα χαρακτηριστικά και τον τρόπο λειτουργίας των ανεμογεννητριών. Στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζεται η διερεύνηση της βέλτιστης τοπολογίας σύγχρονης μηχανής αξονικής ροής που φέρει μόνιμους μαγνήτες για χρήση σε ανεμογεννήτρια. Η διερεύνηση γίνεται ως προς τη διάταξη δρομέα – στάτη, το τύλιγμα και τους μαγνήτες της μηχανής. Συνεχίζοντας, στο τρίτο κεφάλαιο παρατίθεται η θεωρητική ανάλυση της συγκεκριμένης μηχανής και η βήμα προς βήμα διαδικασία της διαστασιολόγησής της. Σε αυτό το σημείο θα πρέπει να διευκρινιστεί ότι το περιεχόμενο αυτού του κεφαλαίου είναι αποτέλεσμα συνεργασίας με τη φοιτήτρια του τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών του Πανεπιστημίου Πατρών Αγγελίνα Ιωάννου, της οποίας η Διπλωματική Εργασία είναι παρόμοιου θέματος με αυτό της παρούσας Διπλωματικής Εργασίας. Στο τέταρτο κεφάλαιο γίνεται μια σύντομη θεωρητική προσέγγιση της μεθόδου των πεπερασμένων στοιχείων και μια εισαγωγή στον τρόπο λειτουργίας του λογισμικού της OPERA 3D. Στο πέμπτο κεφάλαιο δίνονται οι βασικές πληροφορίες σχετικά με τον τρόπο που σχεδιάστηκε το μοντέλο στην OPERA 3D. Τέλος, στο έκτο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα που προέκυψαν από τις εξομοιώσεις του μοντέλου στην OPERA 3D οι οποίες περιλαμβάνουν: • Στατική γραμμική ανάλυση της τοπολογίας διπλού δρομέα – μονού στάτη • Στατική μη γραμμική ανάλυση της τοπολογίας διπλού δρομέα – μονού στάτη • Στατική γραμμική ανάλυση της τοπολογίας μονού δρομέα – μονού στάτη • Στρεφόμενη γραμμική ανάλυση της τοπολογίας διπλού δρομέα – μονού στάτη εν κενώ • Στρεφόμενη γραμμική ανάλυση της τοπολογίας διπλού δρομέα – μονού στάτη για διάφορα φορτία / The subject of this thesis is the research of a permanent magnet axial flux synchronous machine, which is intended to operate in a wind turbine, through finite element analysis. The purpose of this thesis is the design and the simulation of the model in three dimensions using the software OPERA 3D. The data we needed, in order to achieve the design of the machine, were results of a detailed process of sizing with the use of all the theoretical relationships that, according to the literature, describe machine’s operation. This thesis is structured as follows. The first chapter is a brief reference to the issue of wind energy in relation to its use both in Greece and abroad, as well as a quote data concerning the characteristics and operation of wind turbines. The second chapter presents the investigation of the optimal topology of a permanent magnet axial flux synchronous machine used in wind turbines. The investigation includes the rotor – stator order, the winding and the magnets of the machine. Continuing, the third chapter presents the theoretical analysis of this machine and the step by step process of sizing. It should be noted that the content of this chapter is the result of cooperation with the student of the Department of Electrical and Computer Engineering in the University of Patras, Aggelina Ioannou whose thesis subject is similar to that of this thesis. The fourth chapter is a brief theoretical approach to the finite element method and an introduction to the way the software OPERA 3D operates. The fifth chapter provides basic information about how the model was designed to OPERA 3D. Finally, the sixth chapter presents the results obtained from simulations of the model in OPERA 3D which include: • Static linear analysis of the double rotor – single stator topology • Static non linear analysis of the double rotor – single stator topology • Static linear analysis of the single rotor – single stator topology • RΜ linear no load analysis of the double rotor – single stator topology • RΜ linear load analysis of the double rotor – single stator topology

A teoria de duplo eixo é geralmente utilizada para modelar e caracterizar máquinas síncronas de polos salientes. O conhecimento das indutâncias de eixo direto e eixo em quadratura são fundamentais para o desenvolvimento destes modelos e para o projeto de controladores destas máquinas. No entanto, métodos tradicionais para determinação destas indutâncias através de ensaios tornam-se impraticáveis em máquinas síncronas de ímãs permanentes pela impossibilidade de controlar a corrente de campo. Recentemente, a IEEE publicou o Std. 1812, chamado Trial-Use Guide for Testing Permanent Magnet Machines, que pode servir de guia para obtenção da reatância de eixo direto Xd. Esta norma não sugere formas de determinar a reatância de eixo em quadratura Xq, mas existem diferentes métodos para calcular este parâmetro a partir de dados coletados em testes, geralmente envolvendo medição de ângulo de carga. O objetivo deste trabalho é propor e analisar dois métodos alternativos para determinar as reatâncias do modelo de duplo eixo através de ensaios aplicados a um gerador síncrono de ímãs permanentes (GSIP) de 1,5 kW. O primeiro é baseado em predição de ângulo de carga e o segundo é baseado em medição de ângulo de carga. O primeiro combina ensaios a vazio e de curto circuito com análise do diagrama fasorial para descrever o ângulo de carga como função de grandezas elétricas facilmente mensuráveis. O segundo propõe um método de medição de ângulo de carga com auxílio de um encoder incremental. Resultados comprovam que é possível determinar indutâncias do modelo de duplo eixo com as equações desenvolvidas desde que o conteúdo harmônico não seja elevado. / A teoria de duplo eixo é geralmente utilizada para modelar e caracterizar máquinas síncronas de polos salientes. O conhecimento das indutâncias de eixo direto e eixo em quadratura são fundamentais para o desenvolvimento destes modelos e para o projeto de controladores destas máquinas. No entanto, métodos tradicionais para determinação destas indutâncias através de ensaios tornam-se impraticáveis em máquinas síncronas de ímãs permanentes pela impossibilidade de controlar a corrente de campo. Recentemente, a IEEE publicou o Std. 1812, chamado Trial-Use Guide for Testing Permanent Magnet Machines, que pode servir de guia para obtenção da reatância de eixo direto Xd. Esta norma não sugere formas de determinar a reatância de eixo em quadratura Xq, mas existem diferentes métodos para calcular este parâmetro a partir de dados coletados em testes, geralmente envolvendo medição de ângulo de carga. O objetivo deste trabalho é propor e analisar dois métodos alternativos para determinar as reatâncias do modelo de duplo eixo através de ensaios aplicados a um gerador síncrono de ímãs permanentes (GSIP) de 1,5 kW. O primeiro é baseado em predição de ângulo de carga e o segundo é baseado em medição de ângulo de carga. O primeiro combina ensaios a vazio e de curto circuito com análise do diagrama fasorial para descrever o ângulo de carga como função de grandezas elétricas facilmente mensuráveis. O segundo propõe um método de medição de ângulo de carga com auxílio de um encoder incremental. Resultados comprovam que é possível determinar indutâncias do modelo de duplo eixo com as equações desenvolvidas desde que o conteúdo harmônico não seja elevado.

Desenvolvimento de uma máquina síncrona trifásica com ímãs de Nd-Fe-B e núcleo do rotor a partir de ferro sinterizado para aplicação em aerogeradores de 7,5 kW, verificando a viabilidade do protótipo. Partindo de um projeto anteriormente desenvolvido, foi realizada alteração no ângulo das chapas do estator em 10º, com o intuito de minimizar o efeito de correntes parasitas, sendo esse um dos fatores que influenciam os resultados. Para avaliação de desempenho, foi utilizada uma bancada de testes composta de analisador de energia, sensor de torque e instrumentos de medição, sendo o acionamento do protótipo realizado através de um motor de indução controlado por um inversor de frequência. Entre os resultados encontrados, foi constatada a presença de harmônicas que impactam sobre os valores obtidos do protótipo. Os testes realizados, de simulação e parâmetros elétricos, indicaram resultados apropriados ao desempenho de uma máquina elétrica trifásica, porém mostram-se necessárias alterações para um melhor desempenho do protótipo. / Development of a three-phase synchronous machine with Nd-Fe-B magnets and rotor core from sintered iron for application in 7.5 kW wind turbines, verifying the feasibility of the prototype. Starting from a previously developed design, a change in the angle of the stator plates was made in 10º, in order to minimize the effect of the parasite currents, being one of the factors that influence the results. For performance evaluation, a test bench composed of energy analyzer, torque sensor and measuring instruments was used, and the drive of the prototype was carried out through an induction motor controlled by a frequency inverter. Among the results found, it was verified the presence of harmonics that impact on the values obtained from the prototype. The tests performed, simulation and electrical parameters, indicated results appropriate to the performance of a three-phase electric machine, however changes are needed for a better performance of the prototype.

A teoria de duplo eixo é geralmente utilizada para modelar e caracterizar máquinas síncronas de polos salientes. O conhecimento das indutâncias de eixo direto e eixo em quadratura são fundamentais para o desenvolvimento destes modelos e para o projeto de controladores destas máquinas. No entanto, métodos tradicionais para determinação destas indutâncias através de ensaios tornam-se impraticáveis em máquinas síncronas de ímãs permanentes pela impossibilidade de controlar a corrente de campo. Recentemente, a IEEE publicou o Std. 1812, chamado Trial-Use Guide for Testing Permanent Magnet Machines, que pode servir de guia para obtenção da reatância de eixo direto Xd. Esta norma não sugere formas de determinar a reatância de eixo em quadratura Xq, mas existem diferentes métodos para calcular este parâmetro a partir de dados coletados em testes, geralmente envolvendo medição de ângulo de carga. O objetivo deste trabalho é propor e analisar dois métodos alternativos para determinar as reatâncias do modelo de duplo eixo através de ensaios aplicados a um gerador síncrono de ímãs permanentes (GSIP) de 1,5 kW. O primeiro é baseado em predição de ângulo de carga e o segundo é baseado em medição de ângulo de carga. O primeiro combina ensaios a vazio e de curto circuito com análise do diagrama fasorial para descrever o ângulo de carga como função de grandezas elétricas facilmente mensuráveis. O segundo propõe um método de medição de ângulo de carga com auxílio de um encoder incremental. Resultados comprovam que é possível determinar indutâncias do modelo de duplo eixo com as equações desenvolvidas desde que o conteúdo harmônico não seja elevado. / A teoria de duplo eixo é geralmente utilizada para modelar e caracterizar máquinas síncronas de polos salientes. O conhecimento das indutâncias de eixo direto e eixo em quadratura são fundamentais para o desenvolvimento destes modelos e para o projeto de controladores destas máquinas. No entanto, métodos tradicionais para determinação destas indutâncias através de ensaios tornam-se impraticáveis em máquinas síncronas de ímãs permanentes pela impossibilidade de controlar a corrente de campo. Recentemente, a IEEE publicou o Std. 1812, chamado Trial-Use Guide for Testing Permanent Magnet Machines, que pode servir de guia para obtenção da reatância de eixo direto Xd. Esta norma não sugere formas de determinar a reatância de eixo em quadratura Xq, mas existem diferentes métodos para calcular este parâmetro a partir de dados coletados em testes, geralmente envolvendo medição de ângulo de carga. O objetivo deste trabalho é propor e analisar dois métodos alternativos para determinar as reatâncias do modelo de duplo eixo através de ensaios aplicados a um gerador síncrono de ímãs permanentes (GSIP) de 1,5 kW. O primeiro é baseado em predição de ângulo de carga e o segundo é baseado em medição de ângulo de carga. O primeiro combina ensaios a vazio e de curto circuito com análise do diagrama fasorial para descrever o ângulo de carga como função de grandezas elétricas facilmente mensuráveis. O segundo propõe um método de medição de ângulo de carga com auxílio de um encoder incremental. Resultados comprovam que é possível determinar indutâncias do modelo de duplo eixo com as equações desenvolvidas desde que o conteúdo harmônico não seja elevado.

Desenvolvimento de uma máquina síncrona trifásica com ímãs de Nd-Fe-B e núcleo do rotor a partir de ferro sinterizado para aplicação em aerogeradores de 7,5 kW, verificando a viabilidade do protótipo. Partindo de um projeto anteriormente desenvolvido, foi realizada alteração no ângulo das chapas do estator em 10º, com o intuito de minimizar o efeito de correntes parasitas, sendo esse um dos fatores que influenciam os resultados. Para avaliação de desempenho, foi utilizada uma bancada de testes composta de analisador de energia, sensor de torque e instrumentos de medição, sendo o acionamento do protótipo realizado através de um motor de indução controlado por um inversor de frequência. Entre os resultados encontrados, foi constatada a presença de harmônicas que impactam sobre os valores obtidos do protótipo. Os testes realizados, de simulação e parâmetros elétricos, indicaram resultados apropriados ao desempenho de uma máquina elétrica trifásica, porém mostram-se necessárias alterações para um melhor desempenho do protótipo. / Development of a three-phase synchronous machine with Nd-Fe-B magnets and rotor core from sintered iron for application in 7.5 kW wind turbines, verifying the feasibility of the prototype. Starting from a previously developed design, a change in the angle of the stator plates was made in 10º, in order to minimize the effect of the parasite currents, being one of the factors that influence the results. For performance evaluation, a test bench composed of energy analyzer, torque sensor and measuring instruments was used, and the drive of the prototype was carried out through an induction motor controlled by a frequency inverter. Among the results found, it was verified the presence of harmonics that impact on the values obtained from the prototype. The tests performed, simulation and electrical parameters, indicated results appropriate to the performance of a three-phase electric machine, however changes are needed for a better performance of the prototype.

Neste trabalho propõe-se uma metodologia de estimação de parâmetros da máquina síncrona e do sistema de excitação baseada na técnica de sensibilidade de trajetória e sincronização de sistemas. Diversas metodologias de estimação de parâmetros foram propostas na literatura, cada uma com suas vantagens e desvantagens. Entretanto, poucas são adequadas para a estimação de parâmetros com o gerador em operação (on-line). A metodologia de sensibilidade de trajetória foi escolhida por permitir uma completa representação da máquina síncrona e do sistema de excitação incluindo as não linearidades como, por exemplo, os limites do sistema de excitação e a saturação do gerador. Foram propostas algumas alternativas para esta técnica visando uma futura aplicação on-line. Dentre as propostas destaca-se o uso da teoria de sincronização no processo de estimação de parâmetros. A metodologia desenvolvida é aplicada para identificar os parâmetros do gerador síncrono (modelo clássico, modelo de um eixo, e modelo de dois eixos). Também são relatados alguns dos problemas encontrados no momento de estimar vários parâmetros da máquina síncrona simultaneamente. A metodologia também é aplicada com sucesso para estimar os parâmetros do sistema de excitação (tipo ST1A e DC1). Por fim, analisa-se a influência dos parâmetros estimados na estabilidade transitória. Para tal objetivo são realizados testes de estabilidade em um pequeno sistema de potência sujeito a incertezas nos parâmetros / In this work a methodology to estimate parameters of synchronous machines and their excitation system based on trajectory sensitivity technique and system synchronization is proposed. Many methodologies for parameter estimation have been proposed in the literature, each one with advantages and desadvantages. However, only some of them are adequate to estimate parameters with generator in operation (on-line). The trajectory sensitivity methodology has been chosen as it allows a complete representation of generator and excitation system including non-linearities as, for instance, the limits of excitation system and saturation of generator. Some alternatives were proposed for this technique regarding a future on-line application. Among them, the use of synchronization theories in parameter estimation process is highlighted. The methodology developed is used to estimate the parameters of generators (classical model, one-axis model and two axis-model). Some problems to simultaneously estimate several parameters of a synchronous machine are also presented. The methodology is successfully used to estimate the parameters of the excitation system (type ST1A and DC1). Finally, the influence of the estimated parameters on transient stability is analyzed. For this aim, stability tests were performed in a small power system with uncertain parameters

Ce manuscrit de thèse, intitulé " Dimensionnement d’un actionneur pour organe de pilotage à entraînement direct avec redondance passive magnétique ", s’inscrit dans un projet ANR du nom de TEMOP pour, TEchnologie Mécatronique pour Organe de Pilotage, en lien avec la société UTC Aerospace de Figeac. L’objectif de cette thèse est de développer une solution de machine électrique permettant de générer le retour d’effort actif d’un mini-manche latéral d’aéronef, dans le but d’améliorer les sensations haptiques des pilotes. Cette machine doit être assez performantes pour générer des efforts massiques importants, tout en tenant dans un encombrement réduit et en limitant l’échauffement. Un cahier des charges précis rédigé par l’industriel donne les contraintes à respecter et impose une redondance triplex sur chaque axe de tangage et de roulis. Nous avons opté pour une solution comportant un duplex actif associé à un simplex passif. Sur chaque axe, deux machines électriques actives seront montées en parallèle et une solution à retour d’effort passif magnétique a été développée. Pour ce faire, nous avons divisé notre thèse en deux parties distinctes. La première partie du manuscrit traite du dimensionnement de la machine active appelée DARM pour Double Airgap Rotative Machine. Il s’agit d’une machine synchrone à aimants permanents en configuration Halbach, comportant deux entrefers et à débattement limité. La stratégie de dimensionnement est basée sur une optimisation locale et analytique sous contraintes non-linéaires. La première partie développe les contraintes sous forme analytiques. Puis, un modèle magnétique est créé de manière à connaître le couple que la structure développe en fonction des différentes variables d’optimisation. Ce modèle a été validé par éléments finis grâce aux logiciels ANSYS et JMAG. Une optimisation permet d’aboutir aux dimensions de l’actionneur satisfaisant au cahier des charges. Puis, dans le but de vérifier les températures atteintes dans chaque zones, un modèle thermique global, utilisant des résistances thermiques équivalentes a été établi et validé par simulations. Ainsi, on vérifie que la structure optimisée n’atteint pas des températures critiques. Enfin, nous validerons nos calculs par des mesures expérimentales. Un chapitre du manuscrit est dédié au dimensionnement de la partie passive. Nous avons imaginé un système innovant qui couple une fonction de ressort et d’amortisseur. La fonction de ressort s’appuie sur le phénomène de répulsion entre deux aimants permanents, alors que la fonction d’amortisseur est créée par un système de freinage passif par courants de Foucault. La stratégie de dimensionnement est divisée en deux partie. Les dimensions du système de ressort sont préalablement choisies grâce à une optimisation paramétrique locale couplant le logiciel MATLAB au logiciel de simulations par éléments finis FEMM. Lorsque ces dimensions sont fixées, le système d’amortisseur est dimensionné par une optimisation locale analytique où la fonction objectif a pour vocation de maximiser le couple de freinage. Nous nous sommes donc entachés à développer un modèle qui permet de calculer ce couple. Sur cette base, un prototype a été élaboré, sur lequel des mesures expérimentales ont permis de valider le concept. / This thesis manuscript titles "Dimensionnement d’un actionneur pour organe de pilotage à entraînement direct avec redondance passive magnétique ", which means " Design of an active flight control direct drive actuator with a passive magnetic redundancy ", is seen against an ANR project named TEMOP for, " TEchnologie Mécatronique pour Organe de Pilotage ", and is in connection with the UTC Aerospace industry in Figeac in France. The objective of this thesis is to develop a solution of electrical machine, which permits to create an active force feed-back for an aircraft side-stick, in order to improve the haptic sensations of the pilot. This machine have to be enough powerful to create high forces per unit of mass. We also need to respect the overall dimensions and to decrease the heating as much as possible. A precise set of specifications, redacted by UTC Aerospace, gives the constraints and impose to have a triple redundancy on each axis of pitch and roll. We chose to develop a duplex active redundancy with an added simplex passive actuator. Our full system have 6 machines : 4 are actives and 2 are passives. Our thesis is divided in two main parts. The first part of the manuscript deals with the design of the active machine called DARM for " Double Airgap Rotative Machine ". It is a synchronous permanent magnet machine, with a Halbach pattern, with two airgaps and a non-entire arc. The design method is based on an analytical optimization process under a set of non-linear constraints. Each of them are traduced mathematically and an electromagnetic 2D model is developed, in order to give the theoretical torque reached, in function of the variables of the problem. This model has been validated with FEM simulations with the ANSYS and JMAG softwares. An optimization is realized to give the dimensions of the DARM. Then, in order to verify the temperatures, we developed a global thermal model, based on an equivalent electric circuit. It permits to verify that the temperatures reached in the structure, are under the limits given by the set of specifications. This model is verified by FEM simulations using ANSYS. Finally, we will validate our models with experimental measures. However, a chapter is dedicated to the design of the passive actuator. We imagined an innovative system, which have two different utilities. The first one is a function of spring, the second is a function of shock absorber. The spring is based on the repulsion phenomenon between two magnets. The shock absorber is created with a system of Eddy currents breaker. The design method is divided in two. In the first time, we design the spring with a parametric optimization using the FEMM software coupled to the MATLAB software. When the dimensions of the spring are known, we design the shock absorber with an analytical optimization process which use an electromagnetic torque model developed in this part. A prototype has been built in order to verify the models.

Dieser Beitrag untersucht die Verluste elektrischer Maschinen in Abhängigkeit von der verwendeten Stromrichtertopologie und bei verschiedenen Pulsfrequenz. Beispielhaft wird eine permanentmagneterregte Synchronmaschine (PMSM) mit einer Bemessungsleistung von 18 kW behandelt. Zum Betrieb der Maschine wird der Prototyp des 3-Level-Stromrichters LT300-ML von M&P Motion Control and Power Electronics GmbH (M&P) verwendet. Beim 3-Level-Stromrichter werden mehr Spannungsebenen geschaltet als beim 2-Level-Stromrichter. Dies führt zu einer geringeren Stromwelligkeit und u. a. zu geringeren Verlusten in der Maschine. Die Messergebnisse zeigen, dass die Maschinenverluste im Vergleich zum Einsatz eines 2-Level-Stromrichters um 20 ... 30 % reduziert werden können. Für die Untersuchung wird der M&P-Maschinen-Prüfstand verwendet. / This paper deals with the losses of electrical machines depending on the converter topology used and with different switching frequency’s. A permanent magnet synchronous machine (PMSM) with a rated output power of 18 kW is investigated. As power converter the LT300-ML (3-level converter) from M&P Motion Control and Power Electronics GmbH (M&P) is used. By using a 3-level topology, more voltage levels are switched than with a 2-level topology. This, among other things, results in a lower current ripple and lower losses in the machine. The measurement results show that the machine losses can be reduced by 20 ... 30 % compared to the use of a 2-level converter. The M&P machine test bench is used for the investigation.

This work deals with the predictive control algorithms of the AC drives. The introductory section contains summary of current state of theory and further description and classification of most significant predictive algorithms. A separate chapter is dedicated to linear model predictive control (linear MPC). The main contribution of this work is the introduction of two new predictive control algorithm for PMSM motor, both of which are based on linear MPC. The first of these algorithms has been created with the aim of minimizing its computational demands, while the second algorithm introduces the ability of field weakening. Both new algorithms and linear MPC were simulated in MATLAB-Simulink.