PMSM直接转矩控制技术的研究

安徽理工大学电气与信息工程学院 岳驰丹 胡 霞

根据永磁同步电机（PMSM）的数学模型，引入直接转矩控制技术（DTC），并在Matlab/Simulink平台搭建仿真模型。仿真结果显示，DTC响应速度快，具有良好的动态性能。

不同于矢量控制（FOC），DTC没有独立的PWM环节，它将电机和逆变器当做一个整体，直接将磁链和转矩的误差信号选择合适的电压矢量，最终作用于电机。所以DTC技术可以用简洁的控制结构实现快速的动态性能。

本文根据PMSM的数学模型，把DTC技术引用于PMSM系统当中，并利用Matlab/Simulink进行仿真搭建，最后得出仿真结果。

1 PMSM的数学模型

实际运用中，为了研究方便，通常忽略PMSM电机中的非理想化因素，做理想化设定条件：

忽略磁路饱和、涡流和磁滞损耗。

三相定子绕组完全对称，转子上无阻尼绕组。

电机中电流为对称三相正弦波电流。

在以上条件下，建立在d-q坐标系下的PMSM数学模型，其定子电压和定子磁链方程为：

其中ud和uq为d、q轴的定子电压；id和iq为d、q轴的定子电流；Rs为定子的电阻；Ld和Lq为d、q轴的电感分量；ψf为永磁体产生的磁链；ω为电机的电角速度。

PMSM电机在旋转d-q坐标系中电磁转矩方程为：

PMSM电机的转子动力学方程为：

其中Te为电机的电磁转矩；Tm为电机的负载转矩；b为电机的阻尼系数；J为电机的转动惯量。

2 PMSM的直接转矩控制系统原理

PMSM的直接转矩系统的原理结构框图如图1所示，它由PI速度调节器、转矩滞环、磁链滞环、开关矢量表、逆变器、磁链和转矩计算、PMSM电机、转速测量等部分组成。

图1 直接转矩控制框图

其控制原理如下……