改进的永磁同步电机直接转矩控制系统研究

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1、改进的永磁同步电机直接转矩控制系统研究厉虹韩晔王久和北京信息科技大学自动化学院摘要：对永磁同步电机直接转矩控制系统逆变器供电方式、控制策略以及脉宽调制算法进行改进。针对直接转矩控制系统存在磁链脉动大、转矩不稳定的问题，采用空间电压矢量调制替代传统的开关表和滞环比较器，构建由三电平逆变器供电的直接转矩控制系统。对替代两电平逆变器的三电平逆变器拓扑结构进行改进;利用对称性原则对空间电压矢量调制算法进行改进，并采用改进的自抗扰速度调节器进行速度调节。仿真实验结果验证了控制策略的有效性。关键词：永磁同步电机;三电平逆变器;自抗扰控制技术;直接转矩控制;空间电压矢量调制

2、；作者简介：厉红(1959-)，女，硕士，教授，Emai1:1ihong829@163.com收稿日期：2016-11-04基金：国家自然科学基金项目(11472058);国家自然科学基金项目(51477011)ResearchonImprovedDirectTorqueControlSystemofPermanentMagnetSynchronousMotorLIHongHANYeWANGJiuheSchoolofAutomation,BeijingInformstionScience&TechnologyUniversity;Abstract：Theinv

3、erterpowersupplymode,controlstrategyandpulsewidthmodulationalgorithmforpermanentmagnetsynchronousmotordirecttorquecontrolsystemwereimproved.Tosolvetheflux1inkagerippleandthetorqueinstabilityinDTCsystem,thetraditionalDTCsystem'sswitchingtableandhysteresiscomparatorwerereplacedbyspace

4、vectorpulsewiclthmodulation.DTCsystemsuppliedwiththree-levelinverterwassetup.Theimprovedthreelevelinverterwasusedtoreplacethetwo-levelinverter,andtheprincipleofsymmetrywasusedtoimprovetheSVPWMalgorithm.Inaddition,theimprovedspeedregulatorbasedonADRCwasdesigned.Simulationresultsverif

5、ytheeffectivenessofthiscontrolstrategy.Keyword：permanentmagnetsynchronousmotor(PMSM);threeTevelinverter;activedisturbancerejectioncontroltechnique;directtorquecontrol(DTC);spacevcctorpulsewidthmodulation(SVPWM);Received：2016-11-04永磁同步电机(permanentmagnetsynchronousmotor,PMSM)具有多变量非线性强

6、耦合的特点，要满足其在复杂系统中的应用，必须提高电机性能，克服大负载和多变扰动工况带来的影响11丄。直接转矩控制(directtorquecontrol,DTC)是利用逆变器输出的电压矢量直接控制电机定子磁链和电磁转矩的高性能交流电机控制方法［2-5］。传统DTC中，由于控制逆变器开关表的滞环比较器只能做岀非“0”即“1”的判断，无法区分系统偏差的大小，致使逆变器开关频率不恒定;系统运行时，定子电阻值变化造成磁链畸变，导致磁链估计偏差较大。两电平逆变器只能输出在空间互差60的电压欠量，且有效欠量的幅值不变,对定子磁链矢量的控制精度有限;速度反馈采用PI调节算法

7、，存在系统快速性和超调间的矛盾。上述问题造成DTC系统输出磁链和电磁转矩脉动较大，抗干扰性能较差，限制了直接转矩控制在工程实际中的应用。为解决交流电机肓接转矩控制系统输出磁链和转矩脉动大的问题，学者们提出了大量改进方法。文献［6-7］将空间电压欠量调制(SVP-WM)应用于DTC系统中,通过对磁链和转矩的误差计算出所需的电压矢量，可以有效抑制磁链和转矩脉动，但计算量较大，系统较复杂;文献［8］采用占空比控制方法，有效降低了系统的转矩脉动，提高系统的稳态性能，但这种方法计算复杂，实现起来较困难；文献［9］利用逆变器中零电压矢量在直接转矩控制中的作用，采用三级转矩

8、滞环比较方法，通过零矢量来降低转矩脉动