基于ＰＲ控制器的直接转矩控制策略研究

2012年04月09日17:28:42 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

黄守道，陈自强，肖　磊，李文强，浦青云，黄科元
湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙

摘　　　要：针对传统直接转矩控制中采用开关表控制造成转矩和电流脉动，以及传统调节器不能实现对交流输入信号的无静差控制等问题，基于电机空间电压矢量的转矩和磁链２个分量解耦的控制方式和ＰＲ控制器能够在静止坐标系下实现对交流输入信号的无静差控制，将ＰＲ控制器用于永磁同步电机的直接转矩控制中，并由此设计出磁链和转矩的双ＰＲ控制器。同时，在定子磁链的观测中，采用基于转子位置和定子电流的新型定子磁链估计方法。试验结果证明，将ＰＲ控制器对交流输入信号的无静差跟踪特性应用于基于空间电压矢量调制的直接转矩控制中，系统能获得优良的动态和静态响应，取得了显著的应用成效，由此验证了所提方法的正确性和可行性。

关　键　词：比例谐振控制器；直接转矩控制；永磁同步电机；解耦

１　引　言
永磁同步电机具有高效、高功率密度、高可靠性等优良的动态性能，在电力传动领域内获得了广泛的应用。直接转矩控制采用定子磁场定向，实现了在定子坐标系内对电机磁链、转矩进行直接观察和控制。控制方式简单，转矩响应快，动态性能好。而传统直接转矩控制中采用开关表控制会造成转矩和电流脉动等问题。同时，整个控制过程中，定子磁链估计的精确度会直接影响到控制性能的好坏，对此，文献［１］提出利用转子位置和定子电流估计定子磁链的方法，该方法受速度的影响小，调速范围广。无论是矢量控制还是直接转矩控制，电机的运行性能很大部分决定于电流控制器的特性，实际应用较多的控制器有：滞环控制器、重复控制器、ＰＩ控制器。滞环控制器受系统参数（如开关频率、负载、环宽）影响较大，它的抗扰动能力和对交流信号的跟踪能力较差［２３］。重复控制器的调节有一个周期的延时，因此影响了系统动态响应特性［４］。ＰＩ控制器是基于有效值的调控，但无法实现对交流输入信号的无误差跟踪。ＰＲ控制器［５８］能够在静止坐标系下实现对交流输入信号的无静差调节、无需坐标变换、不存在耦合项和前馈补偿项、控制算法简单、可靠性高且易于实现。因此，本文利用ＰＲ控制器特有的优势，将其应用于一台３９ｋＷ的面贴式永磁同步电机的空间电压矢量调制的直接转矩控制中。试验结果证明，引入ＰＲ后的控制系统能可靠而有效地估计定子磁链并进行转矩跟踪，整个系统具有优良的动态和稳态性能，取得了显著的应用成效。

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