Acionamentos com Máquinas Síncronas de Ímã Permanente no Rotor (MSIPs) podem produzir significativas ondulações de torque eletromagnético dependendo das características construtivas da máquina e das condições de operação. Metodologias de mitigação ativa modificam as estruturas convencionais de controle da MSIP a fim de alimentá-las com apropriadas componentes harmônicas de corrente do estator de forma a produzir componentes harmônicas compensatórias de torque. Nesse contexto, esta tese propõe uma estrutura de controle de torque baseada em controle preditivo Finite Control-Set Model based Predictive Control (FCS-MPC) para mitigação das ondulações de torque em MSIPs operando em Máximo Torque por Ampère (MTPA). A estrutura de controle proposta é baseada no controle de novas variáveis de controle, nomeadas nesta tese de torque ativo e torques reativos auxiliares. A definição dessas novas variáveis facilita a definição de suas referências ótimas instantâneas para redução de ondulações de torque e operação MTPA. Além disso, possuem um caráter generalizado, de forma que podem ser aplicadas a MSIPs com componentes harmônicas espaciais de fluxo do rotor e indutâncias, incluindo a as grandezas de eixo d, q e 0. O esquema de controle proposto é validado experimentalmente em uma bancada de testes constituída de uma MSIP de ímã na superfície e no interior do rotor operando em regime permanente e transitórios. Os resultados demonstram a redução de aproximadamente 70% das ondulações de torque da MSIP com a abordagem proposta.

Permanent Magnet Synchronous Machine (PMSM) drives may develop significant electromagnetic torque ripple depending on the machine design and the operation point. Active torque ripple mitigation strategies modify the conventional PMSM control structure to feed the machine with proper stator current harmonics, leading to compensating harmonic torque components. This thesis proposes a torque control structure based on Finite Control-Set Model Predictive Control (FCS-MPC) to achieve smooth torque production and Maximum Torque per Ampère (MTPA) operation of nonsinusoidal PMSMs. The control structure uses novel control variables called active and auxiliary reactive torque. These new variables facilitate the definition of optimal instantaneous references to mitigate torque ripple and provide MTPA operation. Besides, the generalized formulation includes the harmonic content on rotor fluxes and inductances of the d, q, and 0 axes. The proposed control scheme is evaluated experimentally in a test bench using surface-mounted and interior-mounted PMSMs in a steady and transient state. The results show that the torque ripple is reduced by approximately 70% with the proposed method.