低開關頻率下永磁同步電機轉矩預測控制

冀夢齊,肖 霆,劉念洲

應用研究

低開關頻率下永磁同步電機轉矩預測控制

冀夢齊,肖 霆,劉念洲

（船舶綜合電力技術重點實驗室，武漢 430064）

針對預測型直接轉矩控制電機轉速響應穩態誤差較大的問題，本文提出了一種控制策略，通過構建永磁同步電機的轉矩預測控制器代替傳統預測型直接轉矩控制使用的PI型控制器，有效地消除了預測型控制在低開關頻率下產生的永磁同步電機轉速響應的穩態誤差。本文采用MATLAB/Simulink對所提出的控制方法進行仿真驗證，仿真結果證明所提控制方式可以有效地消除傳統預測控制在低開關頻率下出現的穩態誤差。

直接轉矩控制 預測轉矩控制

0 引言

永磁同步電機(permanent magnet synchronous motor，PMSM)憑借著其結構簡單、傳輸效率高、功率密度高的優點，在工業領域有著廣泛的應用[1]。永磁同步電機的直接轉矩控制（direct torque control，DTC）方法結構簡單且動態響應快，是一種成熟的高性能電機控制方式。

永磁同步電機在低開關頻率控制時，由于采樣頻率低，直接轉矩控制的控制量會超出滯環環寬，出現轉矩脈動大、在啟動區域響應遲緩的問題[2]。為了克服這些問題，文獻[3-4]提出了預測型控制器。借助空間矢量調制，預測控制方法表現出了開關頻率低、穩定，轉矩響應快、脈動小的優點。然而這些預測性控制器在低開關頻率下，由于采樣頻率低的原因，電機會出現隨速度增加而增大的穩態誤差和較大的超調量[5]。

本文提出了一種轉矩預測控制策略，在定子磁鏈定向坐標系下進行定子磁鏈幅值和電磁轉矩的解耦控制，去除了傳統預測控制在轉速環使用的PI控制器，有效地消除了傳統預測控制在低開關頻率下轉速響應的穩態誤差。……