一种减小永磁同步电机直接转矩控制
系统转矩波动的开关表
李耀华1，刘卫国1商蓓2，吴彦锐2，孟彦京2
(1．西北工业大学自动化学院，西安710072；2陕西科技大学电气与信息工程学院，西安721000)
摘要：通过混合导通方式和将定子磁链圆划分为12扇区，将1个扇区内的非零可用电压矢量提高至12个，根据电压矢量对转矩的作用，给出一种当永磁同步电机定子磁链幅值和转矩控制要求矛盾时有利于减小不合理转矩波动的开关表，并分析了其对转子磁链运动的影响。仿真结果验证了理论分析的正确性。
关键词：永磁同步电动机；直接转矩控制；电压矢量；转矩波动
0 引 言
近年来，直接转矩控制技术在永磁同步电机驱动中的应用成为研究的热点[1-3]。研究发现，感应电机直接转矩控制系统中因电压矢量对转矩的实际作用与开关表设定矛盾所引起的不合理转矩波动在永磁同步电机直接转矩控制系统同样出现[4-7]。本文将可用电压矢量数目提高至12，分析了表面式永磁同步电机直接转矩控制系统中电压矢量对转矩的作用，给出一种有利于减小转矩波动的开关表。
1 12电压矢量和12定子磁链扇区
采用3相和两相混合导通技术可以得到12个非零电压矢量，同时将定子磁链圆分为12个扇区。12非零电压矢量和12定子磁链扇区如图1所示。
根据电压矢量与扇区初始线的夹角，可将这12个非零电压矢量定义为V300，V300，…，V330。这些电压矢量在1个扇区对定子磁链幅值Ψ和转矩角δ的作用如表1所示。
这样在1个扇区内，可用非零电压矢量数目达到12个，每个状态可用电压矢量数目达到3个，增加了开关表可选电压矢量的数目。
表面式永磁同步电机转矩方程为：
由式(1)可知，只要转矩角不大于90。，Te>0，dt／dΨs>0和dTe／dδ>O成立，即定子磁链幅值或转矩角的增减变化引起转矩相同的增减变化。
由表1可知，当电压矢量对定子磁链幅值和转矩角的增减作用相同时，其对转矩也是相同的增减作用，但当两者矛盾时，需要从不同的电压矢量中进行选择。下文讨论这些电压矢量对转矩的作用。
2电压矢量作用
2．1 V120。，V150o和V180o
V120o对定子磁链的作用如图2所示。
由图2可知，施加V120o后，转矩角和定子磁链幅值分别为：
式中，Δδs为定子磁链运动引起的转矩角变化；△δr为转子磁链运动引起的转矩角变化；α为定子磁链与扇区初始线夹角(O<α<30。)；永磁体磁链恒定。
i>0即V120o增大转矩,i<0即V120o减小转矩.
如果忽略Δδf,设Δδs=1o,则可得V120o对转矩的作用如图3所示.
同样仿真条件，V180。对转矩的作用如图5所示。由于在α=0。时施加V180。,上述关于转矩角及磁链变化的等式不成立，故从α=5。开始仿真。
由图3～图5可知，V120 。增大转矩的区域****，故当要求增大转矩和减小定子磁链幅值时，永磁同步电机直接转矩控制应选择V120 。相比 |
