基于雙模糊空間矢量調(diào)制的直接轉(zhuǎn)矩控制
蔡斌軍
（湖南工程學(xué)院應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，湖南湘潭411101）
摘 要：為了改善基于空間矢量調(diào)制的直接轉(zhuǎn)矩系統(tǒng)的動態(tài)性能及低速性，分析了傳統(tǒng)svm-dtc中采用兩個pi控制器來產(chǎn)生參考電壓矢量，存在pi控制器參數(shù)難以確定的問題，提出了一種基于雙模糊空間矢量調(diào)制( svm)的異步電機直接轉(zhuǎn)矩控制(dtc)策略。闡述了產(chǎn)生磁鏈和轉(zhuǎn)矩參考電壓矢量的模糊控制器的具體的設(shè)計過程，即模糊控制器的輸入變量分別為磁鏈、轉(zhuǎn)矩誤差和磁鏈、轉(zhuǎn)矩誤差的變化率，輸出為參考電壓矢量的磁鏈、轉(zhuǎn)矩分量。對該控制方法在基于simulink的仿真軟件和基于dsp2812的控制芯片的實驗裝置分別進行了仿真與實驗，并與傳統(tǒng)的swl-dtc進行了比較。仿真和實驗結(jié)果表明，雙模糊svrl-dtc控制系統(tǒng)動態(tài)性能好，有效提高了系統(tǒng)的低速性能。
關(guān)鍵詞：異步電機；直接轉(zhuǎn)矩控制；空間矢量調(diào)制；模糊控制；低速性
中圖分類號：tp 27 文獻標(biāo)識碼：a
1引 言
傳統(tǒng)的直接轉(zhuǎn)矩控制是借助轉(zhuǎn)矩的bang-bang控制來實現(xiàn)pwm的控制策略。同時電存在開關(guān)頻率不固定的問題。而且不可避免會引起轉(zhuǎn)矩急劇的增加或減少。為了解決這些問題，采用空間矢董調(diào)制(svm)技術(shù)的dtc算法極大減小輸出轉(zhuǎn)矩脈動，且開關(guān)頻率得到固定。參考電壓矢量求取是svm的關(guān)鍵，普遍采用2個pi控制器來調(diào)整定子磁鏈和轉(zhuǎn)矩，以獲得參考電壓矢量。實際上該方法并不能達(dá)到精確控制的效果，因為pi控制依賴于磁鏈和轉(zhuǎn)矩的準(zhǔn)確觀測，特別是低速運行時，磁鏈和轉(zhuǎn)矩的不準(zhǔn)確觀測極大地影響了pi的控制性能。目前，模糊控制在直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，顯示了其魯棒性強的優(yōu)越性。
因此，為了提高系統(tǒng)的魯棒性和低速性能，本文提出了一種雙模糊空間矢量調(diào)制的直接轉(zhuǎn)矩控制方法。
2 dtc系統(tǒng)的控制原理和數(shù)學(xué)模型
采用空間矢量的數(shù)學(xué)分析方法，以定子磁場定向，建立在靜止正交定子坐標(biāo)系“毋上的數(shù)學(xué)模型如下，
磁鏈方程：
直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)在低速運行時采用近似圓形的磁鏈軌跡，通過檢測定子電壓和定子電流，經(jīng)坐標(biāo)變換，得到電壓電流，然后用式(1)，式(2)觀測。用式(3)觀測轉(zhuǎn)矩t，從而實現(xiàn)異步電機的直接轉(zhuǎn)矩控制。
3雙模糊svm-dtc系統(tǒng)
1)空間矢量調(diào)制的基本原理空間矢量調(diào)制技術(shù)利用相鄰的基本電壓空間矢量可以合成任意大小和方向的參考電壓矢量，如圖1所示。
相鄰電壓矢量由參考電壓矢量的相位角判定�？臻g矢量合成的表達(dá)式為
式中，u1，u2為用于合成的基本電壓矢量；u0為零矢量；us為合成的參考電壓矢量；且滿足t0=t1+t2+t3，to為一個控制周期。
將式(4)轉(zhuǎn)換到靜止坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸上：
θ1和θ2分別為電壓矢量u1和u2與a軸正方向的夾角。矢量作用時間根據(jù)式(5)和式(6)求取。
舉例說明，圖l中利用相鄰基本電壓矢量u4和u6合成參考電壓矢量us。將θ1=0度和θ2= 60度代人式(6)和式(7)，可求得電壓矢量的作用時間分別為
2)雙模糊svm-dtc控制實現(xiàn)傳統(tǒng)的直接轉(zhuǎn)矩控制不可避免地存在磁鏈和轉(zhuǎn)矩誤差。能夠補償磁鏈和轉(zhuǎn)矩誤差的電壓矢量稱為參考電壓矢量。如何求得參考電壓矢量是svm-dtc算法的核心聞題。雙模糊svm-dtc控制原理，如圖2所示。
從控制原理框圖可看出，實現(xiàn)系統(tǒng)控制性能的主要模塊是磁鏈 |
