永磁同步电机新型无差拍直接转矩控制

扶文树 ，储建华 ，王刚

（1.南京信息职业技术学院智能制造学院，江苏 南京 210036；2.江苏开璇智能科技有限公司，江苏 苏州 215101）

永磁同步电机具有效率高、功率密度高、转矩脉动小、调速范围宽等优点，对其通常采用磁场定向控制[1]（field oriented control，FOC）和直接转矩控制[2]（direct torque control，DTC）。传统的直接转矩控制无需内环电流控制即可实现转矩和磁链的控制，具有动态特性好、参数变化鲁棒性强的特点。然而，传统的直接转矩控制系统由2个非线性磁滞比较器和一个由6个控制电压矢量组成的开关表组成。电压矢量在每个采样周期开始时变化，每个逆变器的状态以可变的频率变化，因此存在开关频率不固定及转矩、磁链波动明显的缺点[3]。此外，逆变器的死区、电机参数的非线性变化也会引起系统波动，限制了直接转矩控制在永磁同步电机中的实现。

针对以上不足，研究者们研究了空间矢量调制（space vector modulation，SVM）直接转矩控制[4]、模型预测控制[5]（model predictive control，MPC）和占空比调制控制[6]。无差拍直接转矩控制（deadbeat direct torque control，DBDTC）将经典PI控制结构和空间矢量脉宽调制与直接转矩控制相结合，基于永磁同步电机模型的离散方程，计算并应用下一采样时间的电压矢量[7-8]，其保持了传统DTC的快速动态特性和支持向量机的恒定切换频率。另外，电机的内部参数如定子电阻、电感以及转子磁链随运行过程中温度的变化而变化，该参数摄动会引起无差拍直接转矩控制中给定电压空间矢量的变化，影响转矩和磁链控制的性能，有效的扰动观测和参数辨识对于无差拍控制的鲁棒性是必要的。……