来源:本站 发布时间:2015/5/4 11:19:02 点击量:
针对永磁同步电动机传统直接转矩控制在低速圆形磁链运行时存在转矩额磁链脉动大的问题,采用基于间接定子量的三电平二级管中性点钳位逆变器供电的空间电压矢量调制策略的直接转矩控制。首先给出了由间接定子量的方法产生控制转矩所需定子预期电压信号的方法,然后给出60°坐标系下SVPWM的设计方法,与传统算法相比,该算法能够有效地简化计算,在此基础上,通过调整冗余小矢量的作用时间来平衡直流侧两电容电压;最后,为了验证基于间接定子量的永磁同步电动机三电平直接转矩控制的算法的有效性,通过基于MATLAB/Simulink软件的仿真对比了其与传统直接转矩控制单一矢量法的控制效果,结果表明,所采用的方法能够有效改善电磁转矩的脉动、减小定子电流的谐波含量,并具有很好的动、静态性能。
永磁同步电动机具有结构简单、效率高、转矩/惯量高以及可靠性强的优点,因而逐渐成为研究热点。直接转矩控制自德国教授提出以来,因其控制简单、动态响应快速快、对转子参数依赖少等优点而被广泛应用,文献首先将DTC技术应用于PMSM,获得了快速的转矩响应。随后,国内学者也展开了PMSM DTC技术的研究。为解决传统的DTC存在的开关频率不固定、转矩脉动大等问题,文献将空间矢量调制技术引入异步电机直接转矩控制。文献将SVPWM应用于PMSM DTC系统中,文献提出了基于SVPWM与间接定子量相结合的DTC算法,同样能够解决转矩及磁链脉动和开关频率的问题,但是这些算法都是基于两电平逆变器。
三电平逆变器结构使线电压更加正弦化,能减小转矩及磁链脉动。然而,该结构存在中点电位不平衡和过高的电压变化率等问题,文献对此提出了有效的解决办法。文献提出了基于传统矢量选择的三电平PMSM直接转矩控制,并实现了中点电位平衡控制,但该方法存在矢量选择延时、不准确以及转矩、磁链脉动较大等问题,因此文献引入模型控制直接转矩控制器以及PI模糊控制器以实现对矢量的精确选择,相较于传统矢量选择算法,能够减小转矩及磁链脉动,其缺点是算法复杂。
本文以三电平逆变器供电的PMSM为研究对象,以改进PMSM DTC稳态性能为目的,在PMSM低速圆形磁链控制过程中采用基于间接定子量的DTC与SVPWM相结合的控制方案。首先详细分析课间接定子量的原理,然后给出了三电平60°坐标系SVPWM算法及其中点电位控制方法。最后为验证该策略的有效性和可行性,进行了基于MATLAB/Simulink的仿真研究。