摘要：針對永磁同步電機直接轉矩控制中存在轉矩脈動大、逆變器開關不恒定的問題，國內外學者已經做出了相當大的貢獻，提出了很多優化或改進措施。文章綜述了近幾年來國內外在這方面的研究成果，分析了采用直接轉矩控制產生轉矩脈動的原因以及抑制脈動轉矩方法的優缺點。

關鍵詞：永磁同步電機；直接轉矩控制；轉矩脈動

中圖分類號：tm351; tm341; tm301.2    文獻標志碼：a    文章編號：1001-6848( 2010)03-0081-05

  直接轉矩控制( dtc)采取定子磁鏈定向，利用兩點式進行調節直接對電機的磁鏈和轉矩進行控制，使電機轉矩響應迅速。直接轉矩控制方法最早是針對感應電機(im)提出的，其在感應電機中的應用研究已比較成熟。永磁同步電機( pmsm)具有體積小、重量輕、效率高的優點，鑒于dtc在感應電機中的成功應用和永磁同步電機研制的突破性進展，近年來，將dtc控制策略拓展應用于永磁同步電機，以提高電機的快速轉矩響應，已經得到了廣泛的研究。傳統pmsm直接轉矩控制具有結構簡單、響應快速、對電機參數不敏感、系統魯棒性強等優點，但也存在電流、磁鏈和轉矩脈動大、逆變器開關頻率不恒定等問題。其中轉矩脈動大是限制其在工業中應用的主要原因。由于永磁同步電機的特性與異步電機有很大不同，在pmsm dtc中無法直接照搬im dtc的理論，故有必要專門討論pmsm dtc轉矩脈動抑制問題。下面將分析pmsm dtc產生轉矩脈動的原因，并對近幾年來國內外的研究進展作一下介紹。

  dtc是采用定子磁鏈定向和空間矢量概念，通過檢測定子電壓、電流，直接在定子坐標系下觀測電機的磁鏈、轉矩，并將此觀測值與給定磁鏈、轉矩相比較，差值經2個滯環控制器得到相應控制信號，再綜合當前磁鏈狀態從開關表中選擇合適的電匝空間矢量來控制逆變器的電子開關的狀態，直接對電機轉矩實施控制。永磁同步電機直接轉矩控制原理框圖如圖1所示.

    傳統dtc（圖1）中滯環比較器有兩個控制狀態，在一定范圍內無論誤差大小，滯環比較器都具有相同的輸出，在整個開關周期內，所選擇的電壓矢量作用于電機，定子電流、轉矩等量始終沿著一個方向變化，即每個采樣周期只輸出單一的電壓矢量。在轉矩差較小的情況下，所選擇的電壓矢量使轉矩在一個開關周期的較短時間內就達到參考值，面余下的時間未發生逆變器開關狀態轉換，所選擇的電壓矢量仍作用于電機，使轉矩繼續沿原來的方向變化，超出轉矩滯環的范圍，從而產生較大的轉矩脈動。另外，逆變器開關頻率不固定也是加劇轉矩脈動的一個原因。

  雖然可以通過減小滯環的寬度來減小轉矩的脈動，但這將提高電壓矢量的切換頻率，導致開關器件的開關損耗增加。針對pmsm轉矩脈動大的問題，國內外工作者提出了一些改進方案。

    永磁同步電機dtc和感應電機dtc有較大差異，例如零矢量的應用，故有必要深入研究零矢量的表現。文獻[4]明確指出在pmsm dtc中，不用零失量參與控制，只使用6個電壓空間矢量，并根據永磁同步電機的特點建立了開關表，從仿真波形可以看出，電機獲得了快速響應，但是轉矩脈動仍然很大。文獻[5][6]對零矢量的作用進行了仿真和實驗分析，證明在低速條件下，零電壓矢量對轉矩影響非常小，可以用來保持轉矩值，但是當轉速很高時，零電壓矢量會減小轉矩，實驗證明合理利用零矢量可以在一定的程度上減小轉矩脈動。文獻[7]根據零電壓矢量的特點，在系統低速穩態運行時選用零矢量減小轉矩、在低速瞬態運行時選用有效電壓矢量來減小轉矩脈動，優化了開關表，實驗結果顯示這種方法能在