一種減小永磁同步電機直接轉矩控制
系統轉矩波動的開關表
李耀華1，劉衛國1商蓓2，吳彥銳2，孟彥京2
(1．西北工業大學自動化學院，西安710072；2陜西科技大學電氣與信息工程學院，西安721000)
摘要：通過混合導通方式和將定子磁鏈圓劃分為12扇區，將1個扇區內的非零可用電壓矢量提高至12個，根據電壓矢量對轉矩的作用，給出一種當永磁同步電機定子磁鏈幅值和轉矩控制要求矛盾時有利于減小不合理轉矩波動的開關表，并分析了其對轉子磁鏈運動的影響。仿真結果驗證了理論分析的正確性。
關鍵詞：永磁同步電動機；直接轉矩控制；電壓矢量；轉矩波動
0 引 言
近年來，直接轉矩控制技術在永磁同步電機驅動中的應用成為研究的熱點[1-3]。研究發現，感應電機直接轉矩控制系統中因電壓矢量對轉矩的實際作用與開關表設定矛盾所引起的不合理轉矩波動在永磁同步電機直接轉矩控制系統同樣出現[4-7]。本文將可用電壓矢量數目提高至12，分析了表面式永磁同步電機直接轉矩控制系統中電壓矢量對轉矩的作用，給出一種有利于減小轉矩波動的開關表。
1 12電壓矢量和12定子磁鏈扇區
采用3相和兩相混合導通技術可以得到12個非零電壓矢量，同時將定子磁鏈圓分為12個扇區。12非零電壓矢量和12定子磁鏈扇區如圖1所示。
根據電壓矢量與扇區初始線的夾角，可將這12個非零電壓矢量定義為V300，V300，…，V330。這些電壓矢量在1個扇區對定子磁鏈幅值Ψ和轉矩角δ的作用如表1所示。
這樣在1個扇區內，可用非零電壓矢量數目達到12個，每個狀態可用電壓矢量數目達到3個，增加了開關表可選電壓矢量的數目。
表面式永磁同步電機轉矩方程為：
由式(1)可知，只要轉矩角不大于90。，Te>0，dt／dΨs>0和dTe／dδ>O成立，即定子磁鏈幅值或轉矩角的增減變化引起轉矩相同的增減變化。
由表1可知，當電壓矢量對定子磁鏈幅值和轉矩角的增減作用相同時，其對轉矩也是相同的增減作用，但當兩者矛盾時，需要從不同的電壓矢量中進行選擇。下文討論這些電壓矢量對轉矩的作用。
2電壓矢量作用
2．1 V120。，V150o和V180o
V120o對定子磁鏈的作用如圖2所示。
由圖2可知，施加V120o后，轉矩角和定子磁鏈幅值分別為：
式中，Δδs為定子磁鏈運動引起的轉矩角變化；△δr為轉子磁鏈運動引起的轉矩角變化；α為定子磁鏈與扇區初始線夾角(O<α<30。)；永磁體磁鏈恒定。
i>0即V120o增大轉矩,i<0即V120o減小轉矩.
如果忽略Δδf,設Δδs=1o,則可得V120o對轉矩的作用如圖3所示.
同樣仿真條件，V180。對轉矩的作用如圖5所示。由于在α=0。時施加V180。,上述關于轉矩角及磁鏈變化的等式不成立，故從α=5。開始仿真。
由圖3～圖5可知，V120 。增大轉矩的區域****，故當要求增大轉矩和減小定子磁鏈幅值時，永磁同步電機直接轉矩控制應選擇V120 。相比 |
