基于SVM-DTC的永磁同步电动机控制方法研究.pdf

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1、基于SVM～DTC的永磁同步电动机控制方法研究王雪丹，苏峰峰(黑龙江科技学院电气与信息工程学院，黑龙江哈尔滨150027)StudyofPMSMControlMethodBasedonSVM——DTCWANGXue—dan，SUFeng—feng(SchoolofElectricalandInformationEngineering，HeilongJiangInstituteofScienceandTechnology，Harbin150027，China)摘要：研究永磁同步电机(PMSM)直接转矩控现，永磁同步电机越来越受到大家的青睐l1]。它具制(DTC)系统。针对传统控制系统

2、中存在的转矩有效率高、转矩大、响应快、结构简单、体积小和易于和磁链脉动大的问题，将空间矢量调制(SVM)引入维护等优点。目前被广泛应用在航空、航天、数控机PMSM—DTC系统。通过对永磁同步电机数学模床、电动汽车和机器人等领域，尤其在高精度位置控型及空间电压矢量调制算法的分析，在Matlab／制领域，其优秀的特性和节能效果，使其有逐步取代Simulink环境下，对PMSM的SVM—DTC系统进异步电机和直流电机的趋势E2-3]。行仿真。仿真结果表明．系统模型具有很好的动静直接转矩控制是一种高性能控制技术，但传统态性能。DTC过于简单粗放，一个控制周期内只有一个电压关键词：永磁同步电

3、机；空间电压矢量调制；直矢量，磁链和转矩不能很好地跟踪系统给定值，使永接转矩控制；建模仿真磁同步电机在运行中产生较大的脉动l3]。为了解决中图分类号：TM35l此问题，将空间电压矢量调制技术与DTC相结合，文献标识码：A通过减少单个电压矢量在一个控制周期内作用的时文章编号：1001—2257(2011)03—0027—04问，及合成矢量的方法，解决电机脉动过大的问题。Abstract：Inthispaper，permanentmagnetsyn—chronousmotor(PMSM)directtorquecontro11永磁同步电机的数学模型(DTC)systemwasstudi

4、ed．Forinhibitingtherip为简化分析过程，建立永磁同步电机数学模型pieoftorqueandfluxlinkageoftraditionalcontrol前，作如下假设：忽略磁路饱和、磁滞和涡流的影响，systems，thePMSM—DTCsystemwascombined电机磁路为线性；定子绕组三相对称，各绕组轴线空withthespacevectormodulation(SVM)．Basedon问互差120。，绕组中感应电动势波形为正弦分布；thestudywiththemathematicalmodelofPMSM转子上无阻尼绕组，永磁材料无阻尼作用]。基

5、于andSVM，andsimulatedthesysteminMatlab／上述假设并运用坐标变换理论便可得到d—q同步Simulink．Thesystemmodelhasbeenprovedrea—旋转坐标系中PMSM数学模型。sonableandeffectivewithgooddynamicandstatic设U，“为定子电压矢量“的d，q轴分量；performance．i，为定子电流矢量i的直轴、交轴分量为定Keywords：PMSM；SVM；DTC；modelingand子绕组电阻；，L。为PMSM的直轴、交轴电感；simulation为电机极对数；为转子机械角速度；—H

6、pOJ为转子的电角速度；P为微分算子；为转子永磁体O引言励磁磁链；T为电磁转距。定子电压方程为：近年来随着性能高价格低廉的永磁材料的出U“一r十Ldpi“一L。i(1)收稿日期：2O10一I1～23U—r+Lq+Ldi+∞，《机械与电子}2011(3)·27·基于SVM—DTC磁链方程为：8个开关状态(000～l11)，对应三相两电平电压源一Ldid+，(2)性逆变器输出6个运动电压矢量～和2个零’=Lqi电压矢量“，，如图1所示。电磁转矩方程为：一3np[，+(L—L)i]／2(3)2永磁同步电机的空间电压矢量调制直接转矩控制(SVM—DTC)2．1直接转矩控制直接转矩控制是继矢

7、量控制后又一种新型的变频调速技术。其基本原理是，将逆变器与电机视为一个整体，采用磁链和转矩双闭环结构，利用空间图1定子圆形磁链控制不意矢量的方法在定子坐标系计算和控制电机转矩，借相邻的2个运动电压矢量夹角为60。，每个矢量助双位模拟调节器产生的PWM信号，确立逆变器0的最优开关控制，从而实现对转矩的高性能控制]。KNN~-u，运动矢量顶点构成的六边形内接圆半U在DTC控制中，永磁同步电机的定子电流分量公1式为：径为_圭=，此为逆变器能产生的最大正弦电压峰43：一一lI