【摘 要】
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永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)以体积小、调速范围宽、输出转矩大、功率密度高、响应速度快、可靠性高等优点,在工业领域中得到了广泛的应用。使用直接转矩控制策略(Direct Torque Control,DTC)对电机进行控制,其思想新颖,同时设计出来的控制系统具有响应迅速、鲁棒性强、结构简单等优点,因此获得了大量专家学者的关注。但该控制
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永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)以体积小、调速范围宽、输出转矩大、功率密度高、响应速度快、可靠性高等优点,在工业领域中得到了广泛的应用。使用直接转矩控制策略(Direct Torque Control,DTC)对电机进行控制,其思想新颖,同时设计出来的控制系统具有响应迅速、鲁棒性强、结构简单等优点,因此获得了大量专家学者的关注。但该控制方式却存在磁链观测误差和转矩脉动大的缺陷。因此,对其开展一定的研究具有很强的现实意义。本文根据永磁同步电机自身结构方面的特点,在对永磁同步电机进行直接转矩控制的过程中存在的磁链误差与转矩脉动等相关问题进行研究。首先对永磁同步电机的发展现状及其特有的结构进行了介绍,在分类比较了不同的电机控制策略后引入了各相指标都相对优异的直接转矩控制系统,以其原理为基础并通过MATLAB/SIMULINK软件搭建了永磁同步电机直接转矩控制系统的仿真模型,根据仿真结果,在验证了模型有效性的同时对直接转矩控制系统的缺陷即转矩脉动过大的原因进行了分析与探讨。其次针对PMSM-DTC控制系统的磁链空间六扇区划分,会导致转矩脉动大以及在扇区分界处存在磁链增量不对称的情况,将传统的六扇区细分为十二扇区以达到优化控制系统。对于电机在低速状态下因定子电阻阻值发生变化而引起转矩与磁链观测值与实际值的偏差,设计了利用电流来实时观测电机定子电阻变化的电阻估计器,减小系统运行中的磁链与转矩误差,达到抑制转矩脉动的目的。最后以传统DTC中的滞环比较器作为切入点,对滞环比较器在控制系统中的作用以及两面性提出了结合空间矢量调制的直接转矩控制。并在此基础上对控制系统进行了变限幅控制转矩角增量以及磁链计算中对积分器补偿的改进,仿真结果表明了该方法能够明显减小传统直接转矩控制中的磁链和转矩脉动,并使逆变器工作在恒定的开关频率下。
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