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一种新的直接转矩控制转矩脉动抑制方法

2015年02月12日14:37:32 本网站 我要评论(2)字号:T | T | T
关键字:应用 
摘要:针对永磁同步电机(permanent magnet synchronous,PMSM) 直接转矩控制(direct torque control,DTC)系统中存在定子磁链和电磁转矩脉动较大的缺点,提出了一种改进的抑制转矩脉动、减小谐波电流的方法。将模糊控制与PID控制器相结合,取代传统的PI控制,并在直接转矩控制基础上加入谐波电流注入补偿环节,将空间矢量控制与直接转矩控制

相结合,有效补偿三相电流谐波,针对谐波电流提取困难,提出了一种新的谐波电流提取方法。在此基础上重新建立了永磁同步电机新的SVM-DTC控制框图。通过仿真软件MATLAB对永磁同步电机传统直接转矩控制和改进后的直接转矩控制系统进行了仿真研究,并利用实验平台进行了实验验证。仿真和实验结果表明,改进后的系统有效抑制了磁链和转矩的脉动、减小了谐波电流,且能满足控制系统快速响应的要求,具有良好的动静态性能。


关键词:永磁同步电机;直接转矩控制;转矩脉动抑制;模糊PID;谐波注入
中图分类号:TP27      文献标志码:A

1引言


永磁同步电机以其结构紧凑、高气隙磁通、高功率密度、高效率等优点,逐渐被广泛应用于工业控制领域中。自德国学者Depenbrock教授提出直接转矩控制这一高动态交流调速新方法以来,成为继矢量控制技术之后各国学者们的研究新方向。直接转矩控制采用定子磁链定向,在定子坐标系内直接控制电机磁链及转矩,具有结构简单,鲁棒性好,动态响应快等优点[1]。


但PMSM直接转矩控制的主要缺点在于定子磁链和电磁转矩存在较大脉动,严重影响了系统性能。究其原因,传统的PMSM直接转矩控制中普遍采用滞环比较器,使用离散两点式(Band-Band)进行转矩和磁链调节。滞环比较器有一定的环宽,虽然转矩的动态响应很快,但是定子磁链和转矩误差会在该环宽内波动,从而引发比较大的转矩脉动。针对以上缺点,本文重构了永磁同步电机直接转矩控制系统框图。


文献[2、3] 采用模糊控制,在永磁同步电机中取得了良好效果,本文将模糊PID控制应用到永磁同步电机的直接转矩控制系统中来,用模糊PID控制器取代传统的PI控制,有效改善了电机的非线性关系,减小了转矩脉动。文献[4、11] 针对谐波补偿减小转矩脉动进行了一定的研究,但它们均是对高次谐波分别进行提取。本文提出的新方法避免了这种多次提取的重复性,而是针对谐波进行总体提取,减少了系统的复杂性,并有效抑制了电机的转矩脉动。

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