直接轉矩控制策略的扇區劃分和細分技術
吳志剛
(臺州學院，浙江臺州318000)
摘要：根據直接轉矩控制系統的直接控制轉矩思想，通過對傳統直接轉矩控制策略的扇區進行重新劃分改進，并在此基礎上對扇區進行細分，得到改進的開關電壓選擇。表在maitab／simulmk中，得到定子磁鏈軌跡、轉矩響應、定子電流等結果，仿真結果表明轉矩和定子電流脈動有較大降低，定子磁鏈軌跡建立速度有較大的提高。
0引 言
直接轉矩控制是繼矢量控制之后出現的一種高性能交流電動機控制策略。與矢量控制方法不同，它不是通過控制電流、磁鏈等量來間接控制轉矩，而是對轉矩進行直接控制。根據磁鏈誤差和轉矩誤差以及磁鏈空間位置，選擇合適的空間電壓矢量來控制轉矩和定子磁鏈，控制定子磁鏈的平均旋轉速度以改變磁通角的大小，以達到控制電磁轉矩的目的，對轉矩和磁鏈分別采用滯環控制器來實現。傳統的扇區劃分中，在一個電壓作用周期內，使用同一個電壓矢量，因此對于大的和小的轉矩和磁通誤差沒有多大區別。而且空間電壓矢量的選擇會引起定子磁鏈幅值和磁通角同時變化，所以通常會舍棄引起這兩者變化趨勢相矛盾的空間電壓矢量，從而使控制目標不明確，控制性能不能達到****：本文在對傳統扇區劃分和空間電壓選擇的基礎上，提出改變扇區劃分方法和扇區細分的直接轉矩控制方案，主要對電壓開關表進行改進，通過仿真實驗驗證該方法的有效性。
1逆變器輸出電壓模型
三相電壓型逆變器如圖1所示。在三相電壓型逆變器的三個橋臂中，每條撟臂的上下兩個開關器件的開關信號是互補的。定義上橋臂開關器件閉合時“ci=1”(i=a，b，c)，下橋臂開關器件閉合時為“ci=o”。
三個相互獨立的橋臂可以構成8個不同的開關狀態，即可以輸出8個不同的電壓，采用如下表示的矢量變換：
在8個向量中，有6個非零電壓矢量和2個零電壓矢量，電壓矢量如圖2表示。
1．1定子磁鏈控制
在兩相垂直d-q坐標軸下定義的定子電壓分量(usd、usq)由輸出電壓u0和isa,b,c所決定：
定子電流分量isd、isq：
轉子磁鏈以同步角速度沿圓形軌跡旋轉，其幅值由負載決定。假設定子電阻在很長的工作周期內保持不變，則在一個周期內作用到感應電機的定子電壓也保持不變。定子磁鏈可以通過列輸入電壓和定子電阻壓降的差值進行積分計算：
在開關轉換周期內，每個電壓矢量是常數，式(4)可以改寫為：
式中：φs0為初始定子磁通條件
實際上，在電機高速運行狀態下，忽略定子電阻壓降，有：
圖3表示當us≈u3的情況。式(5)表明定子磁鏈運行軌跡與當時施加的定子電壓即逆變器輸出電壓空間矢量指向一致。φs0是在開關動作瞬間的初始定子磁鏈氣隙，電壓矢量平面可以被分成6個區塊，如圖2所示。在每一個區塊中，可以得到最小的開關頻率的兩個相鄰的電壓矢量，一個可以增加定子磁鏈的幅值，一個可以減少定子磁鏈的幅值。例如：在區域1中可以選擇電壓矢量v4和v3來增加或者減少定子磁鏈幅值。以此類推，通過選擇正確的電壓矢量可以使定子磁鏈幅值達到設定的參考值，同樣也可以用來保持定子磁鏈的幅值和電磁轉矩的幅值在滯環容差內。
1．2定子磁鏈和轉矩計算
定子磁鏈的幅值可以用下式計算：
定子磁鏈由下式得到：
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