直接转矩控制策略的扇区划分和细分技术
吴志刚
(台州学院，浙江台州318000)
摘要：根据直接转矩控制系统的直接控制转矩思想，通过对传统直接转矩控制策略的扇区进行重新划分改进，并在此基础上对扇区进行细分，得到改进的开关电压选择。表在maitab／simulmk中，得到定子磁链轨迹、转矩响应、定子电流等结果，仿真结果表明转矩和定子电流脉动有较大降低，定子磁链轨迹建立速度有较大的提高。
0引 言
直接转矩控制是继矢量控制之后出现的一种高性能交流电动机控制策略。与矢量控制方法不同，它不是通过控制电流、磁链等量来间接控制转矩，而是对转矩进行直接控制。根据磁链误差和转矩误差以及磁链空间位置，选择合适的空间电压矢量来控制转矩和定子磁链，控制定子磁链的平均旋转速度以改变磁通角的大小，以达到控制电磁转矩的目的，对转矩和磁链分别采用滞环控制器来实现。传统的扇区划分中，在一个电压作用周期内，使用同一个电压矢量，因此对于大的和小的转矩和磁通误差没有多大区别。而且空间电压矢量的选择会引起定子磁链幅值和磁通角同时变化，所以通常会舍弃引起这两者变化趋势相矛盾的空间电压矢量，从而使控制目标不明确，控制性能不能达到****：本文在对传统扇区划分和空间电压选择的基础上，提出改变扇区划分方法和扇区细分的直接转矩控制方案，主要对电压开关表进行改进，通过仿真实验验证该方法的有效性。
1逆变器输出电压模型
三相电压型逆变器如图1所示。在三相电压型逆变器的三个桥臂中，每条挢臂的上下两个开关器件的开关信号是互补的。定义上桥臂开关器件闭合时“ci=1”(i=a，b，c)，下桥臂开关器件闭合时为“ci=o”。
三个相互独立的桥臂可以构成8个不同的开关状态，即可以输出8个不同的电压，采用如下表示的矢量变换：
在8个向量中，有6个非零电压矢量和2个零电压矢量，电压矢量如图2表示。
1．1定子磁链控制
在两相垂直d-q坐标轴下定义的定子电压分量(usd、usq)由输出电压u0和isa,b,c所决定：
定子电流分量isd、isq：
转子磁链以同步角速度沿圆形轨迹旋转，其幅值由负载决定。假设定子电阻在很长的工作周期内保持不变，则在一个周期内作用到感应电机的定子电压也保持不变。定子磁链可以通过列输入电压和定子电阻压降的差值进行积分计算：
在开关转换周期内，每个电压矢量是常数，式(4)可以改写为：
式中：φs0为初始定子磁通条件
实际上，在电机高速运行状态下，忽略定子电阻压降，有：
图3表示当us≈u3的情况。式(5)表明定子磁链运行轨迹与当时施加的定子电压即逆变器输出电压空间矢量指向一致。φs0是在开关动作瞬间的初始定子磁链气隙，电压矢量平面可以被分成6个区块，如图2所示。在每一个区块中，可以得到最小的开关频率的两个相邻的电压矢量，一个可以增加定子磁链的幅值，一个可以减少定子磁链的幅值。例如：在区域1中可以选择电压矢量v4和v3来增加或者减少定子磁链幅值。以此类推，通过选择正确的电压矢量可以使定子磁链幅值达到设定的参考值，同样也可以用来保持定子磁链的幅值和电磁转矩的幅值在滞环容差内。
1．2定子磁链和转矩计算
定子磁链的幅值可以用下式计算：
定子磁链由下式得到：
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