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)象會影響磁鏈的觀測；同時有限的六扇區(qū)和電壓矢量也是造成轉(zhuǎn)矩和磁鏈脈動大的原因之一。針對永磁同步電機傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制中磁鏈和轉(zhuǎn)矩脈動大的缺點，提出了速度環(huán)優(yōu)化控制和十二扇區(qū)細分相結(jié)合的轉(zhuǎn)矩、磁鏈閉環(huán)控制。在Matlab/Simulink環(huán)境下對該控制系統(tǒng)進行了仿真，與傳統(tǒng)的DTC比較，仿真結(jié)果表明磁鏈和轉(zhuǎn)矩脈動明顯減小。

關鍵字：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80年代由德國學者M.Depenbrock和日本學者I.Takahashi提出以來，得到各國學者的廣泛關注和深入研究[1-6]。DTC摒棄了解耦的思想，直接對轉(zhuǎn)矩和磁鏈進行控制，具有轉(zhuǎn)矩響應快，對轉(zhuǎn)子參數(shù)變化不敏感等優(yōu)點[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)器會導致系統(tǒng)對參數(shù)魯棒性不強和負載擾動能力有限等缺點；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)比較簡單，在參數(shù)準確的情況下，控制效果好，但它對定子磁鏈的區(qū)間判斷要求嚴格。當由于各種原因，特別是定子電阻的非線性時變帶來的測量誤差造成判錯區(qū)間時，電機的控制性能就會受到影響[11]。

本文針對永磁同步電機（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)劃分中電壓矢量對磁鏈和轉(zhuǎn)矩控制脈動大的缺點，并將其二者有效的結(jié)合，運用MATLAB/Simulink建模仿真，結(jié)果表明該系統(tǒng)具有良好的控制性能，同時也為PMSMDTC的軟硬件設計提供了新的思路。

5.結(jié)論

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

參考文獻：

[1]謝運祥,盧柱強.基于MATLAB/Simulink的永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制仿真建模[J].華南理工大學學報，2004，32(1):19-23.

[2]劉英培，萬健如，李蓮.永磁同步電機無傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制[J].系統(tǒng)仿真學報，2009，21（19）：6166-6173.

[3]朱昊，肖曦，李永東.永磁同步電機轉(zhuǎn)矩預測控制的磁鏈控制算法[J].中國電機工程學報，2010，30（21）：86-90.

[4]張興華.永磁同步電機的模型參考自適應反步控制[J].控制與決策，2008，23（3）：341-345.

[5]王瑩，胡育文，楊建飛.零矢量在永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制中的作用及其仿真研究[J].微電機，2011，44（5）：48-51.

[6]童克文，張興，張昱，等.基于新型趨近律的永磁同步電動機滑模變結(jié)構(gòu)控制[J].中國電機工程學報，2008，28（21）：102-106.

[7]王煥鋼，徐立文，梨堅，等.一種新型的感應電動機直接轉(zhuǎn)矩控制[J].中國電機工程學報，2004，24（1）：107-111.

[8]廖曉鐘，馬克明，周樂芳.一種細分空間的PWM波形實時生成方法[J].電氣傳動，2004，（3）：13-15.

[9]LiLianbing,SunHexu,WangXiaojun,etal.Ahigh-performancedirecttorquecontrolbasedonDSPinpermanentsynchronousmotordrive[C].Proceedingof4thworldcongressonintelligentcontrolandautomation,Shanghai,2002,1622-1625.

[10]楊貴杰，孫力，崔乃政.空間矢量脈寬調(diào)制方法的研究[J].中國電機工程學報，2001,21（5）：79-83.

[11]廖曉鐘，邵立偉.直接轉(zhuǎn)矩控制的十二區(qū)段控制方法[J].中國電機工程學報，2006,26（6）：167-173.

[12]陳振，劉向東，廖曉鐘，等.基于十二扇區(qū)細分的永磁同步電動機直接轉(zhuǎn)矩控制[J].微特電機，2011，（5）:42-46.

[13]陳伯時.矢量控制與直接轉(zhuǎn)矩控制的理論基礎和應用特色[J].電力電子，2004,2（1）：5-9.