基于零电压矢量永磁同步电机直接转矩控制系统

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1、研究与开发基于零电压矢量的永磁同步电机直接转矩控制系统牛慧文王淑红侯胜伟何冲(太原理工大学电气与动力工程学院，太原030024)摘要本文研究了永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)系统，DTC系统普遍存在着在低速运行时，转矩脉动比较大的不足。本文具体分析了零电压矢量对转矩的作用，根据加入的零电压矢量作出了新的开关表，仿真结果表明：在保持了PMSM直接转矩控制系统优良的特性同时，使转矩脉动有显著减小。关键词：永磁同步电机；零电压矢量；直接转矩控制；仿真TheDirectTorqueControlofPMSMBasedontheZeroVoltageSpace

2、VectorN／uHuiwenWangShuhongHouShengweiHeChong(TaiyuanUniversityofTechnology，Taiyuan030024)AbstractThispaperstudiesthepermanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)directtorquecontrol(DTC)system，DTChasdrawbacksthattheripplesintorquearerelativelYhigheratlowspeed．ThethesisanalyzesthereasonsofDTCsy

3、stemfortheexistenceoftorqueripple．andusesthenonlinearperpendicularfluxobserverwithcompensationfeedback．solvestheproblemsassociatedwithtraditionalfluxobserver．andstudiestheeffectofzero．voltagevectortothetorque．usestheswitchtablethataddthezero—voltagevector．Throughanalyzetheresultsofsim

4、ulation，itcanreducethetorqueripple．Keywords：PMSM；thezerovoltagespacevector；directtorquecontrol；DTC；simulation永磁同步电机在近几十年，伴随着微电子和计1PMSM数学模型及DTC系统算机技术的发展广泛受到学者的青睐。尤其是铝镍钴、铁氧体和稀土永磁等永磁材料的开发，更推动1)dq轴下PMSM数学建模在建立数学模型以前，为了简化分析过程，忽了永磁同步电动机的飞速发展，这都归功于现代永略一些影响较小的因素，先作以下几点假设：电机磁材料价格的降低和材料磁性能的大幅提高

5、。永磁的磁路是线性的，不考虑磁路饱和、磁滞和涡流的作同步电机由于采用了永磁体作为转子获取磁场，极用；三相绕组是对称的，并在在空问上互差120。，大的减小了电机的空间，降低了能耗。目前在航空不考虑边缘效应：定子绕组产生的是磁动势为正弦航天、汽车驱动、智能机器人等科研领域PMSM已分布；不计铁心损耗。综合运用Park变换elClark变经成为国内外电机界研究的热点。换，就可以建立dq轴下PMSM数学模型。直接转矩控制在20世纪80年代就以其独特的控永磁同步电机在dq同步旋转坐标系的磁链、电制方法、简明的系统结构、优良的动静态性能受到压方程为了人们的广泛关注，并得到了长

6、足的发展，在这些：Ldid+Vr年里发展了多种直接转矩控制策略，大多数方法都：‘用来解决低速时转矩脉动的问题。DTC系统其基本一∞fd思想就是通过控制定子磁链来达到控制转矩的目的，比起矢量控制，省去了大量复杂的计算。誓+∞+Rsiq8l辔暮甍i技7lt2012年第7期研究与开发电磁转矩方程为同理，把磁链公式变换到Xy坐标轴下，由于3=Ld=，由于X轴定义在定子磁链上便可得到。：p(fq一ia)运动方程为一：l，+RnCOr(3)Uf式中，La、Lq为电机直轴、交轴同步电感；R为定子电阻；为转子磁链；为定子绕组极对数；、i。为电机磁链、定子电流综合矢量；、fa为在d

7、q同步旋转坐标系中直轴与交轴的电流；CO为机械角图2PMSM直接转矩控制结构框图速度；为负载阻力矩、为电机轴联转动惯量；Rn2直接转矩控制系统中零电压矢量的影响为阻尼系数。2)永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制控制DTC技术中将磁链和转矩的参考值和实际值的(DTC)系统误差，交给滞环比较器，得到的控制信号，与当前DTC系统就是将PMSM和逆变器作为一部分的电压空间矢量作综合考虑选取合适的量，最后完考虑，采用定子磁场定向，然后从电机中采集电流成对电机转矩的控制。在这个过程中，他是对单一电压信号进行计算，得到对磁链和转矩的估算，再的矢量进行控制的。所以就造成了低速运

8、行时开关经