电动汽车用PMSM直接转矩控制电压矢量选择策略

李耀华，刘晶郁，张德鹏，关家午，蔡红民

（长安大学 “交通新能源开发、应用与汽车节能”陕西省重点实验室，陕西 西安710064）

1 引言

永磁同步电机由于其体积小、低噪音、高效率、高转矩和功率密度，非常适用于电动汽车领域。特别是内置式永磁同步电机，调速范围宽，可充分利用电机凸极性带来的磁阻转矩，是电动汽车用驱动电机的发展方向［1－3］。目前，电动汽车用永磁同步电机调速系统普遍采用矢量控制，但矢量控制对电机参数依赖性强，在电动汽车实际运行工况下，电机参数变化大，从而严重影响了矢量控制的效果。直接转矩控制技术由于具有动态响应好，结构简单，易于实现，鲁棒性强，无需连续转子信息和旋转坐标变换等优点，成为电动汽车永磁同步电机驱动技术的研究热点［4－9］。

永磁同步电机直接转矩控制系统根据定子磁链和转矩滞环比较器的输出和磁链扇区信息，选择适当的电压矢量实现对定子磁链和转矩的闭环控制，如图1所示［10－11］。

图1 直接转矩控制系统框图Fig.1 The control block diagram of DTC

直接转矩控制采用滞环比较器实现对磁链和转矩的控制，本质上就是滞环控制。电压矢量选择策略作为滞环控制规律，对控制效果起着极其关键的作用。

近年来研究发现：当转矩角较大时，开关表所选择的电压矢量对转矩的实际作用与开关表期望相反，从而引起不合理转矩脉动［12－13］。参考文献［14－15］提出了一种通过三相和两相混合导通方式来增加可用电压矢量，从而优化开关表的方法，但这种方法只能有限抑制转矩脉动，不能从根本上解决因开关表失效引起的转矩脉动问题，而且带来了换相转矩脉动，并不是最优解决方案。……