永磁同步电机矢量控制和直接转矩控制的研究.pdf

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1、第42卷第1期电力电子技术Vol.42,No.12008年1月PowerElectronicsJanuary,2008永磁同步电机矢量控制和直接转矩控制的研究徐艳平,钟彦儒,杨惠（西安理工大学，陕西西安710048）摘要：永磁同步电机（PermanentMagnetSynchronousMotor，简称PMSM）以其高效率、高功率因数等优点，在工业领域得到了广泛的应用。以PMSM为控制对象，详细分析了矢量控制原理和直接转矩控制原理，并且利用DSPTMS320F2812，分别针对PMSM的矢量控制和直接转矩控制进行了实验系统的验证。实验结果表明，PM

2、SM的矢量控制响应平滑，具有与直接转矩控制同样迅速的响应，但直接转矩控制的转矩和磁链脉动明显。关键词：永磁电机；矢量控制/直接转矩控制中图分类号:TM351文献标识码:A文章编号:1000-100X（2008）01-0060-03ResearchonVectorControlandDirectTorqueControlforPermanentMagnetSynchronousMotorsXUYan-ping，ZHONGYan-ru，YANGHui（Xi’anUniversityofTechnology，Xi’an710048，China）Abstr

3、act：Permanentmagnetsynchronousmotors（PMSM）havebeenwidelyusedintheindustrialfieldsbecauseofitshighefficiencyandhighpowerratio.TheprinciplesofvectorcontrolanddirecttorquecontrolwereanalyzedforPMSMandexperimentalsystemsofthetwocontrolmethodswerealsorealizedusingthedigitalsignalpr

4、ocessors（DSP）TMS320F2812.Theexperimentalresultsverifythatvectorcontrolmethodmakesmotorshavetheresponseasfastasdirecttorquecontrolmethod，anddirecttorquecontrolmethodhasthedisadvantagesoflargetorqueandfluxripples.Keywords：permanentmagnetmotor；vectorcontrol/directtorquecontrol1引言

5、向旋转90°电角度为q轴，建立两相旋转d，q坐标永磁同步电机（PMSM）不需要励磁电流，在逆系。PMSM在d，q轴坐标系中的数学模型为：变器供电的情况下，不需要阻尼绕组，效率和功率因Ψd=Ldid+Ψf（1）数都较高，而且体积比同容量的异步电机小[1]，因而Ψq=Lqiq（2）随着数控机床和机器人技术对高精度、高动态性能ud=Rsid+pΨd-ωrΨq（3）以及小体积的伺服驱动系统的需求不断增长，uq=Rsiq+pΨq+ωrΨd（4）PMSM在工业领域的应用也越来越广泛。T=3np（Ψdiq-Ψqid）（5）2PMSM通常采用矢量控制和直接转矩控制

6、两种式中：np为极对数；p为微分算子；T为转矩；Rs为永磁同步电控制方式。矢量控制借助于坐标变换，将实际的三相机定子电阻；Ψf为永磁电机的转子永磁；ωr为电机转速电流变换成等效的力矩电流分量和励磁电流分量，在隐极式PMSM中，电感的d，q轴分量相等，以实现电机的解耦控制，控制概念明确；而直接转矩将式（1）和式（2）代入式（3），并化简可得：控制技术采用定子磁场定向，借助于离散的两点式3调节，直接对逆变器的开关状态进行最佳控制，以获T=npΨfiq（6）2得转矩的高动态性能，其控制简单，转矩响应迅速[2]。保持id=0，可以使得转矩与iq成正比，并可

7、以保在此，论述了PMSM的矢量控制和直接转矩控证用最小的电流幅值得到最大的输出转矩值，此时制原理，并且采用DSPTMS320F2812实现了PMSM在模型上可以看作为一台直流电机。的矢量控制和直接转矩控制，并对两种控制方法的图1示出PMSM矢量控制系统原理。速度给定实验结果进行了初步分析。实验结果证明，这两种控信号与检测到的转子速度信号相比较，输出控制转制方法都可以实现对PMSM的有效控制。矩的电流分量iq*，电流分量给定信号与经过坐标变2PMSM矢量控制原理换的电机实际电流分量相比较，通过PI控制器计取PMSM永磁体的磁极轴线为d轴，逆时针方算，

8、其输出量经反Park变换，用于生成PWM波以驱定稿日期:2007-08-27动IGBT，产生可变频率和幅值的三相正弦电流输