一种减少永磁同步电机转矩脉动方法

时间：2025-03-07

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第2 9卷第 1期20 07年 1月

北京科技大学学报J u n lo iest fS in ea d T c n lg in o r a fUnv ri o ce c n eh oo yBe ig y j

Vo . 9 No. I2 1

Jn a .2 0 07

一

种减少永磁同步电机转矩脉动方法张春梅刘贺平马保柱陈书锦汪芳君北京科技大学信息工程学院，北京 10 8 003

摘

要

对内埋式永磁同步电机直接转矩控制系统特性进行了深入研究 .针对内埋式永磁同步电机直接转矩控制存在较大

脉动转矩的缺点，出了一种新的永磁同步电机直接转矩控制策略 .以减小转矩脉动为目标引入模糊逻辑思想，磁链偏差提将

和磁链偏差的变化率进行了合理的模糊分级，糊调节选择电压矢量和反电压矢量作用时间 .种方法可以保持恒定的开关模这频率并有效地减小转矩脉动 .了获得高性能的无速度传感器内埋式永磁同步电机控制系统，计了一种无速度传感器方为设案 .后，过仿真验证了所提控制策略的有效性 .最通关键词分类号永磁同步电机；模糊逻辑；接转矩控制；转矩脉动直 T 9 15 M 2 .

直接转矩控制技术不需要解耦电机数学模型，

传统永磁同步电机直接转矩控制存在大的转矩脉动，没有一个逆变器开关矢量能够产生恰好的定

强调对电机转矩进行直接控制，定子磁链代替转用子磁链，具有响应速度快、电机转子参数变化鲁棒对

子电压，使该电压可以产生所期望的转矩和磁通变化，因而直接转矩控制系统产生较大的转矩和磁链脉动，并且逆变器的开关周期不恒定 .与在整个开关周期施加单一的一个电压矢量不同，如果该开关

性强和实现简单等优点，因而直接转矩控制自提出便受到广泛关注 .1 9 9 6年 A B首次宣布了采用直 B

接转矩控制技术的商业产品，在仍有大量研究在现努力提高直接转矩控制的性能 .

周期的一部分时间施加这个电压矢量，其余时间施加反电压矢量，则转矩脉动会减少，这就是占空比控制法 .当占空比 a在 0

~1间变化时，之逆变器在每一

永磁同步电动机在电动汽车等要求电机功率密度高、行效率高的领域得到了快速发展和广泛应运用 .内埋式永磁同步电动机多采用以电流控制为核心的矢量控制方法，要精确的转子位置 .作为一需

开关周期可以给电机施加 0 VD之间的任何幅~ C

值电压 .和传统的受限开关状态 D C方法相比，故 T 增加了可供选择的空间电压矢量 .文献[] 6中提出

种在异步电机控制中提出和发展起来的新型控制方法，直接转矩控制 ( TC在永磁同步电动机中的应 D )用研究近几年也取得了许多成果【 2. 1] - 直接转矩控制也有许多缺点：较大的磁链、矩转

了在线计算最优占空比算法，是这种算法太复杂，但耗费很大的计算资源，易实现 .本文提出一种控不制策略，即应用模糊逻辑控制来减少转矩脉动，并给出了此种方法的原理和波形图来说明这种控制策略的性能 .

脉动，化的逆变器开关频率，变低速时转矩和磁链控制困难 .年来有很多学者在努力减少转矩脉动和近提出具有固定开关频率的直接转矩控制策略 .采用

多电平逆变器，以有更多的电压矢量控制磁链与可转矩获得期望的转矩叫] .但是，低转矩脉动和降

1占空比控制永磁同步电机直接转矩控制需要较少的传感器和对电机参数具有较强的鲁棒性 .永磁同步电机在转子坐标系下的数学模型为：

得到固定开关频率的代价是增加系统成本和复杂性 .献[]道了另一种具有固定开关频率和低文 5报转矩脉动直接转矩控制方案，是转矩磁链控制需但要两个 P调节器，们需要合理整定 P调节器参 I它 I数，而且 P调节器对参数、 I负载和速度的变化敏感 .收稿日期： 0 5 1 -6修回日期： 0 6 )- 0 2 0— 12 2 0￣ 5 1基金项目：自然科学基金项目资助项目( .0 70 2;京市教委 No 6 34 3 )北重点学科共建项目( .0 0 2 8 No 00 2 6 )作者简介 g张春梅 (9 8 )女，士研究生；刘贺平 (9 1 )男。 16一，博 15一，教授。士生导师博

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Ll+ JJ q a户 f o J R L+孙其中，dM U,为 d轴和 q轴定子电压；d为 d轴 i,和 q轴定子电流；为定子电阻， ,为 d轴 R。 Q; L和 q轴电感；为转子角速度，a -;为电磁转 rd S T矩， m;,为定子和转子磁链 . N 西f 对于隐极式永磁同步电机， d L:L:L。。,

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第 1期

张春梅等：一种减少永磁同步电机转矩脉动方法

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因为 z轴固定在定子磁链上，以：0所 .由式 ( ) 2

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电磁转矩的微分为：

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