无刷直流电机直接转矩控制研究.pdf

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1、第34卷第1期计算机仿真2017年1月文章编号：1006—9348(2017)01—0197—05无刷直流电机直接转矩控制研究郭子钊，佃松宜，苏敏(四川大学电气信息学院，四川成都610065)摘要：在无刷直流电机转矩优化控制中，针对直接转矩瞬时控制改善电机调速性能。但在无刷直流电机应用中因引入机械传感器导致系统鲁棒性变差、磁链受关断相电压影响难以观测，电机转矩速度获取困难等问题，提出采用扩展卡尔曼滤波的磁链自控直接转矩控制方案。省去了磁链观测，以定子线电压和相电流作为输入，通过设计扩展卡尔曼滤波算法

2、，得到实时的转速、转矩。最后在MATLAB环境下进行仿真，并对电机调速、负载变化等情况进行测试。结果表明。所提方法能够准确地估计到转速与转角信息，无需微分计算可得到准确的转矩，实现了在不引入机械传感器的情况下。无刷直流电机直接转矩调速，控制得到优化。关键词：无刷直流电机；扩展卡尔曼滤波；直接转矩控制；无传感器控制中图分类号：TM391．9文献标识码：BStudyofDirectTorqueControlofBrushlessDCMotorGUOZi-zhao，DIANSong-yi，SUMin(Sc

3、hoolofElectricalEngineeringandInformation，SichuanUniversity，ChengduSichuan610065，China)ABSTRACT：Thedirecttorquecontrolcanimprovethemotorspeedcontrolperformance，becauseitcancontroltorqueinstantly．Thispaperpresentsanovelfluxlinkageself-controldirecttorqu

4、econtrolbaseonExtendedKalmanFilteralgorithm，thismethodovercomessomedefectsoftraditionaldirecttorquecontrol，suchasmechanicalsensorsmaydecreasetherobustnessofsystem，fluxlinkageiscalculateddifficultlybecauseofthevariablevoltageofturn—offphase，andthetorque

5、isdifficulttoobtain．Thismethodhasnoneedoffluxlinkageobserver，USeSlinevoltageandphasecurrentasinput，estimatesthereal-timetorqueandrotationspeedbyExtendKalmanFilteralgorithm．ThesimulationbasedonMATLABshowsthattheproposedschemeestimatesrotationspeedandrot

6、ationangleprecisely，andobtainsthetorquewithoutfluxlinkagecalculation，inthesituationofwithoutmechanicalsensors，achievesthegoalofthedirecttorquecontrolspeedregulationsystemofbrushlessDCmotor．Thecontroloptimizationisverifiedbysimulation．KEYWORDS：BLDCM；Ext

7、endKalmanFilter；Directtorquecontr01；Sensorlesscontrol1引言无刷直流电机由于结构简单，能量密度高，具有优良的调速性能，被广泛应用于国防、航空航天、医疗器械、家用电器等各个领域。但由于其多变量、强耦合、非线性的特性。高精度控制十分困难⋯。直接转矩控制策略以转矩为调控对象，通过对比电机磁链和转矩的观测值与参考值，实现对电机磁链和转矩的直接调节[2。3]。与双闭环控制相比，直接转矩控制响应速度更快，并有效抑制了低频转矩脉动，改善调速精度。文献[4—5]将

8、直接转矩策略应用于无刷直流电机，对逆变器开关进行最优控制。实现了高效的转矩、转速调控。直接转矩控制策略关键问题是获得实时的、准确的转矩。文献[4][6]通过磁链观测转矩，但计算公式存在两个收稿日期：2016—02—28修回日期：2016—03—30微分项，导致在数字控制中产生较大误差。文献[7-9]设计了滑模观测器，线电压经空间坐标变换，由滑模观测器得到反电势，并由反电势与电流、转速计算转矩，但观测反电势一定程度增加系统复杂性。文献[10—11]采用反电势形状函数法，