永磁同步电动机直接转矩控制的研究.pdfVIP

科学之友 FriendofScienceAmateurs 2010年01月(02) 永磁同步电动机直接转矩控制的研究 张大年 (河南省交通技工学校，河南 驻马店 463700) 摘 要：将计算机仿真技术应用于永磁同步电动机控制器的设计研究过程。根据永磁同步 电动机 的数学模 型 ，结合直接转矩控制理论 ，以永磁 同步电动机为例 ，利用 Madab／Simu~nk软件，对永磁同步电动机直接转矩控制仿真建模，给出了其仿真结果。 关键词：永磁同步电动机；直接转矩控制；Matlab／Simulink 中图分类号：TM351 文献标识码：A 文章编号：1000—8136(2010)O2_oO97—03 永磁同步电动机(PMsM)具有高效节能、体积小以及 良好的 变频调速性能等优点；直接转矩控制技术直接对电机的磁链和 转矩进行控制，使电机转矩响应迅速；该技术最先应用于感应电 机控制中，随着PMSM广泛应用，将直接转矩技术应用于永磁同 步电动机的控制。近年来已经成为研究者竞相关注的课题，大多 数研究集中于其控制理论和实现方案的方面。本文则基于Mat— lab／Simulink软件环境应用直接转矩控制理论，对PMSM控制系 统建模仿真；详细介绍 了直接转矩控制系统仿真中各个控制计 算单元模型的建立 ，提供了一种建模思路；为电机控制器硬件的 设计提供了仿真参考。 1 PMSM直接转矩控制系统的仿真建模 图2 永磁同步电动机空间矢量 图 1．1 PMSM特点及控制系统选择 PMSM数学模型的电系统采用dq轴数学模型3[1(即PARK方 PMSM常用的控制策略有：小容量同步电机的恒压频比控 程的数学模型)描述。它不仅可以用于分析电机的稳态运行性能， 制；基于磁场定向的矢量控制；直接转矩控制脚。三种控制策略各 也可以用于分析电动机的瞬态性能。它使用固定于永磁同步电 有各的特点，且在不同的应用场合取得了较好的控制效果。然 动机转子且随转子一起旋转的平面坐标系作为参考坐标系见图 而，恒压频比控制的动态性能不高；矢量控制在实际应用上由于 2。取永磁体基波磁场的方向为d轴 ，而q轴顺着转子旋转方向 转子磁链难于准确观测，系统特性受电动机参数的影响较大，使 超前d轴9O。电角度，转子参考坐标系的旋转速度即为转轴速 得其控制效果难于达到理论分析的结果。直接转矩控制的控制 度。而PMSM数学模型的机械系统则由一阶线性微分方程描述。 思想新颖 ，控制结构简单 ，控制手段直接 ，信号处理的物理概念 电磁转矩的大小是由转子磁链和定子磁链之间的叉积来决 明确 ，转矩响应迅速 ，对转子参数不敏感。鉴于这些优点 ，在 定。直接转矩控制的方法是控制定转子磁链的幅值基本不变，通 PMSM控制系统中，选择直接转矩控制理论进行尝试 ，利用 Mat— 过改变定转子磁通间的夹角来改变电磁转矩的大小。实际中主 lab／Simulink计算机仿真软件 ，进行计算机仿真和分析。 要是通过改变定子磁通的旋转速度来达到改变转矩的目的。为 1．2 PMSM直接转矩控制系统的建模