转矩优先控制的永磁同步电机转矩优先控制的永磁同步电机DTC方法方法
针对永磁同步电机SVM-DTC方法中参考电压矢量不易于获取的问题,提出了一种基于转矩优先控制的SVM-
DTC方法。根据转矩优先控制的原则,在拓展的电压矢量表中选择能够快速改变转矩的电压矢量,然后结合实
际转矩与目标转矩的差值,确定参考电压矢量的作用时间。方法结构简单,易于实现,既保持了传统直接转矩
控制的快速性和较强的鲁棒性,又拥有SVM-DTC中转矩脉动小和功率器件开关频率固定的优点。通过
MATLAB/SIMULINK搭建系统模型,仿真结果可以证明方法的有效性。
0 引言引言
永磁同步电机的直接转矩控制方法控制结构简单、响应快速并且对电机参数依赖小,因此受到广泛关注和应用。永磁同步
电机传统DTC方法中,采用6扇区划分的方法,使用6个基本的电压矢量控制电磁转矩和定子磁链,转矩脉动很大,并且逆变
器的开关频率也不恒定,使其性能恶化
[1-2]
。因此一些新的思想便不断产生。文献[3]通过十二扇区划分减小了矢量作用的不对
称,改善了DTC的性能。文献[4]用磁链限幅取代了磁链滞环,通过选取快速改变定子磁链交轴分量的电压矢量来控制转矩。
文献[5,6]通过转矩给定与实际值之差计算得出矢量作用有效时间,控制周期内其他时间由零矢量作用来减少转矩脉动。文献
[7]将扇区细分与占空比调节相结合改善了磁链轨迹和转矩脉动。文献[8-13]在DTC中采用空间电压矢量调制(SVPWM)的方
法直接产生最合适的电压矢量,从而减小转矩脉动。
本文是在前人研究的基础上,意图保持快速响应、鲁棒性好和无需定子磁链准确位置的优点的前提下,尽可能最大限度地
改善转矩脉动大的问题。因此本文研究了一种在30°区间划分中,以转矩优先控制,定子磁链赋值控制为辅助,直接选定参考
电压矢量所在扇区,并由转矩参考值与实际值之差实时地决定所在扇区两相邻矢量在SVPWM方法中各自的作用时间的直接转
矩控制方法。方法具有快速响应、转矩脉动小、功率器件开关频率相对固定并且不依赖于电机参数的特点。
1 永磁同步电机永磁同步电机SVM-DTC
1.1 永磁同步电机转矩永磁同步电机转矩
在永磁同步电机的控制方法中存在几种坐标系,通过不同坐标系之间的关系可以很清晰地理解转矩的公式。不同坐标系之
间的关系如图1所示。
表贴式永磁同步电机的转矩公式为:
在转矩公式中,只有定子磁链幅值与转矩角为变化量,通过固定定子磁链幅值,直接改变转矩角来快速改变电机的转矩。
1.2 电压矢量电压矢量
永磁同步电机的直接转矩控制系统中多采用三相两电平的逆变器拓扑结构,abc三个桥壁的开关组合构成了基础的8个电压
矢量。除了两个零矢量U0和U7外,剩余6个电压矢量(U1~U6)幅值相等,方向依次相隔60°,如图2所示。