永磁同步电机无差拍直接转矩控制系统研究.pdf

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1、第31卷第8期机电工程Vo1．31No．82014年8月JournalofMechanical＆ElectricalEngineeringAug．2014DOI：10．3969／j．issn．1001—4551．2014．08．020永磁同步电机无差拍直接转矩控制系统研究术陈殷，孙丹，林斌(浙江大学电气工程学院，浙江杭州310027)摘要：针对传统永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)中存在的磁链、转矩脉动大、开关频率不固定等问题，提出了一种永磁同步电机的无差拍直接转矩控制(DB-DTC)方法，在离散化电机方程基础上利用无差拍控制原理计算出电压矢量，并结合了空间矢量调制技术(SVM)产

2、生开关信号控制电机运行。同时针对离散系统运算耗时所带来的控制周期的误差，进一步基于永磁体同步电机数学模型，提出了一种电流观测器以预测下一控制周期的电流值，目的是准确估计定子磁链和转矩。研究结果表明，所提出的PMSMDB—DTC不仅继承了传统DTC动态响应快的优点，而且能极大程度地削弱定子磁链和转矩的脉动，该系统具有良好的动静态性能，电流观测器能预测定子电流，确保了PMSMDB—DTC系统的控制精度。关键词：永磁同步电机；无差拍；直接转矩控制；电流观测器中图分类号：TH39；TM301．2文献标志码：A文章编号：1001—4551(2014)08—1053—05Systemofdead·_·be

3、atdirecttorquecontrolofpermanentmagnetsynchronousmotorCHENYin，SUNDan，LINBin(CollegeofElectricalEngineering，ZhejiangUniversity，Hangzhou310027，China)Abstract：Inordertosolvetheproblemsexistedinthetraditionaldirecttorquecontrol(DTC)，suchashighfluxandtorqueripplesandunfixedswitchingfrequency，adead—beatdi

4、recttorquecontrol(DB—DTC)wasproposedtocontrolthepermanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)．TheDB—DTCschemeusedthediscretizationequationofPMSMandtheprincipleofdead-beatcontroltocalculatethevoltagevector，thenSVMtechniquewascombinedtogenerateswitchingsignals．Moreover，inordertoeliminatethecontrolperioderrorb

5、roughtbythetime—consumingofdiscretesystemcalculation，acurrentobserverwasintroducedtopredictthecurrentvalueinthenextperiod，SOastopreciselyevaluatethestatorfluxandtorque．Theexperimentalresultsconfirmedtheeffectivenessoftheschemeproposed．TheDB—DTCsystemhasgooddynamicandstaticperformance，andthecurentobs

6、ervercanpredictthestatorcurenttoensurethecontrolprecision．Keywords：permanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)；dead—beat；directtorquecontrol(DTC)；currentobserver不固定和高频噪声等问题，因此已有较多的改进研0引言究。文献[3]通过选择最优的转矩和磁链滞环带宽以减小电流谐波，文献[4]采用模型预测的方法优化开永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)策略关矢量的选择，文献[5]采用多分区的方式改变电压由于对转矩和磁链进行直接控制，其结构简单、动态

7、响矢量的选择，这些优化方法能一定程度上削弱传统应快，鲁棒性强，自提出以来便受到了极大关注。DTC的转矩和磁链脉动，但开关频率依然不恒定，电但常规DTC存在电机转矩、磁链脉动过大、开关频率磁转矩和定子磁链仍存在明显脉动。文献[6—11]将收稿日期：2014—03—26基金项目：国家自然科学基金资助项目(51377141)；国家高技术研究发展计划(“863”计划)资助项目(2011AA11A101)作