摘要：傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制中，速度環(huán)采用PI調(diào)節(jié)器，而PI調(diào)節(jié)器本身固有的積分飽和現(xiàn)象會(huì)影響磁鏈的觀測(cè)；同時(shí)有限的六扇區(qū)和電壓矢量也是造成轉(zhuǎn)矩和磁鏈脈動(dòng)大的原因之一。針對(duì)永磁同步電機(jī)傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制中磁鏈和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大的缺點(diǎn)，提出了速度環(huán)優(yōu)化控制和十二扇區(qū)細(xì)分相結(jié)合的轉(zhuǎn)矩、磁鏈閉環(huán)控制。在Matlab/Simulink環(huán)境下對(duì)該控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，與傳統(tǒng)的DTC比較，仿真結(jié)果表明磁鏈和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)明顯減小。

關(guān)鍵字：DTC；滑模變結(jié)構(gòu)；十二扇區(qū)；PMSM

Based on the speed loop optimization and 12 sector breakdown of the PMSM DTC

Abstract: To traditional direct torque control, speed ??loop with PI regulator which is inherent in the integral saturation phenomenon will affect the observations of the flux; In addition, limited six-sector and the voltage vector is one of the reasons for the torque and flux ripple. For the shortcomings of the conventional direct torque control of permanent magnet synchronous motor flux and torque ripple, speed ??loop optimal control and the 12-sector breakdown of the combination of torque, flux closed-loop control is proposed. The control system was simulated in Matlab / Simulink environment, comparison with the conventional DTC, the simulation results show that the flux and torque ripple is significantly reduced.

KeyWords: DTC; Sliding Mode Variable Structure; 12-sector; PMSM

1.引言

直接轉(zhuǎn)矩控制（DirectTorqueControl，DTC）理論自20世紀(jì)80年代由德國(guó)學(xué)者M(jìn).Depenbrock和日本學(xué)者I.Takahashi提出以來(lái)，得到各國(guó)學(xué)者的廣泛關(guān)注和深入研究[1-6]。DTC摒棄了解耦的思想，直接對(duì)轉(zhuǎn)矩和磁鏈進(jìn)行控制，具有轉(zhuǎn)矩響應(yīng)快，對(duì)轉(zhuǎn)子參數(shù)變化不敏感等優(yōu)點(diǎn)[7]；但其本身存在不足，如PI環(huán)節(jié)作為速度調(diào)節(jié)器，有限的扇區(qū)等等。

積分器的固有缺陷是導(dǎo)致DTC低速瓶頸的重要原因之一，采用傳統(tǒng)PI調(diào)節(jié)器會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)對(duì)參數(shù)魯棒性不強(qiáng)和負(fù)載擾動(dòng)能力有限等缺點(diǎn)；傳統(tǒng)DTC采用六邊形磁鏈控制或六區(qū)間的圓形磁鏈控制[8-10]。圓形磁鏈控制的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，在參數(shù)準(zhǔn)確的情況下，控制效果好，但它對(duì)定子磁鏈的區(qū)間判斷要求嚴(yán)格。當(dāng)由于各種原因，特別是定子電阻的非線(xiàn)性時(shí)變帶來(lái)的測(cè)量誤差造成判錯(cuò)區(qū)間時(shí)，電機(jī)的控制性能就會(huì)受到影響[11]。

本文針對(duì)永磁同步電機(jī)（Permanentmagnetsynchronousmotor，PMSM）傳統(tǒng)DTC，用基于優(yōu)化的滑模變結(jié)構(gòu)控制器替代傳統(tǒng)的PI調(diào)節(jié)器，提出了一種新的十二扇區(qū)劃分的圓形磁鏈DTC方法，有效的改善了傳統(tǒng)六扇區(qū)劃分中電壓矢量對(duì)磁鏈和轉(zhuǎn)矩控制脈動(dòng)大的缺點(diǎn)，并將其二者有效的結(jié)合，運(yùn)用MATLAB/Simulink建模仿真，結(jié)果表明該系統(tǒng)具有良好的控制性能，同時(shí)也為PMSMDTC的軟硬件設(shè)計(jì)提供了新的思路。

5.結(jié)論

對(duì)比分析上面的仿真結(jié)果，可以明顯看出，對(duì)速度環(huán)進(jìn)行優(yōu)化可以明顯降低轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)；與六扇區(qū)相比，十二扇區(qū)可以有效的降低磁鏈的脈動(dòng)；與傳統(tǒng)的PMSMDTC相比，對(duì)速度環(huán)進(jìn)行優(yōu)化的十二扇區(qū)細(xì)分控制，不論是轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)還是磁鏈脈動(dòng)，其效果都明顯改善，而且其調(diào)節(jié)時(shí)間明顯縮短。

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