摘要：该文提出了一种新的矩阵变换器(mc)供电的异步电机直接转矩控制(dtc)策略。mc的虚拟整流环节选择输入电压的****相和最小相与输出相连接，保证较高的虚拟直流母线电压；虚拟逆变环节采用磁链转矩滞环控制。此控制策略简单，易于实现，mc的开关状态少，系统转矩脉动小。文章利用matlab对上述控制策略进行了仿真研究，仿真结果验证了控制策略的可行性，结果表明基于该控制策略的系统动态响应快，稳态精度高，有效抑制了电机转矩的脉动，并且对输入电压有较强的鲁棒性。

关键词：矩阵变换器；直接转矩控制；异步电动机；虚拟直流母线电压；磁链、转矩滞环控制

中国分类号：tm343    文献标志码：a    文章编号：1001-6848(2010)07-0064-05

  异步电动机直接转矩控制技术是一种具有高动、静态性能的交流调速方法。其控制思想新颖、结构简单，对电动机参数变化不敏感，同时转矩响应迅速。因此，应用范围越来越广，具有很高的研究价值。

  矩阵变换器(mc)结构紧凑，无直流环节，直接实现ac/ac变换，具有功率因数可调，能量双向流动，输入电流和输出电压可正孩化等优点。目前，mc供电的异步电机直接转矩控制系统的虚拟整流主要采用空间矢量调制策略。空间矢量调制策略零矢量的使用造成虚拟直流母线电压为零，直接转矩控制策略失效，电机转矩脉动大081。矩阵变换器是一种交交直接变换器，输入侧的扰动直接影响输出侧，当mc输入电压出现瞬时跌落、不平衡或畸变时，异步电机的调速性能会恶化。因此，提高矩阵变换器在输入电压非正常情况下的性能也成为矩阵变换器必须解决的一个问题。

  本文提出了一种新的调制策略，虚拟整流环节选择输入电压的****相和最小相，虚拟逆变环节采用磁链转矩滞环控制。通过直接转矩控制理论和矩阵变换器的结合，减小电机转矩脉动，使系统达到更好的性能。

     基于mc供电的异步电机直接转矩控制的原理框图如图1所示。将电机的实际转速n与给定转速n 4比较，比较结果经过转速调节器后得到电机给定转矩霉。检测电机的定子电流电压，检测值经过磁链转矩观测器后得到电机的定子磁链和电磁转矩以及定子磁链相区信号o[s]。磁链、转矩的观测值经过磁链和转矩滞环调节器，得到磁链转矩控制信号丑。和珥。根据定子磁链相区信导θ、磁链信号hv。

    一种简洁有效的mc -异步电机dt转矩控制选择mc虚拟逆变部分的开关状态；根据选择mc虚拟整流部分的开关状态。综合虚拟整流和虚拟逆变的开关状态，得到mc九个开关管的开关组合，达到直接控制异步电动机转矩的目的。

    根据电机的数学模型，异步电动机的磁链观测模型在基于电机定子静止坐标系下可表示为：

电磁转矩观测模型可表示为公式(2)

 

式中，pn为电机的极对数。定子磁链幅值可由公式(3)得到。此模型只需要电机定子电阻，受电机参数影响小[9-10]。

    图2所示的三相交一交矩阵变换器理论上可以等效为一个虚拟整流环节和一个虚拟逆变环节。在使用磁链转矩双滞环控制策略来确定mc的开关状态时，根据输入电压状态选择虚拟整流的开关组合。同时，根据定子磁链相区信号口、磁链转矩滞环控制信号选择虚拟逆变的开关组合，最后得到mc的开关组合，达到使电机磁链和输出转矩增加或减小的目的。