低速高性能无刷双馈电机的直接转矩控制系统

侯晓鑫，任瑞敏，游国栋，张志强

(1. 天津科技大学电子信息与自动化学院，天津 300222；2. 中科和光(天津)应用激光技术研究所有限公司，天津 300300)

随着全球环境的恶化和资源的枯竭，开发各种新能源已成为一项异常紧迫的任务，其中风能作为一种高效可再生的清洁能源受到普遍重视.电机是风力发电系统中最重要的部件，目前应用最广泛的是双馈电机，然而双馈电机中存在的电刷和滑环增加了巨大的维护成本.无刷双馈电机(brushless doubly-fed machine，BDFM)取消了双馈电机的电刷和滑环，通过变频器的功率仅为转差功率，降低了对变频器容量的要求，因此不仅能够降低维护成本和投入成本，而且能够提高系统的可靠性[1-2].BDFM 既可以应用于风力发电系统，也可以应用于风机调速系统，具有成为下一代风力电机的潜力，因此对 BDFM 的研究具有重要的现实意义[3-4].

然而，高性能的控制系统是 BDFM 在实际工业当中得到应用的关键问题之一[5-6].直接转矩控制(direct torque control，DTC)是在矢量控制之后发展起来的又一种新的交流电机高性能控制调速方法[7-9].该方法与矢量控制完全不同，直接转矩控制是直接将定子磁链和转矩作为控制量进行反馈控制，只需要观测定子磁链，对电机转子参数的依赖性小，而且不需要像矢量控制那样进行磁链定向、电流环控制，因此控制结构更加简单，响应更加快速，这种无刷双馈电机的控制策略可以进一步提高电机的动态响应性能.但是，传统的无刷双馈电机直接转矩……