摘  要：针对永磁同步电机的传统直接转矩控制中的磁链和转矩脉动火的缺点，提出了十二扇区细分的磁链闭环控制方法和相应的电压开关表。分析了电压矢量对电磁转矩和定子磁链的作用，得到有限的扇区和电压、矢量会造成转矩和磁链脉动大。理论和实验对比分析了六扇区划分和十一扇区划分的控制性能一实验结果表明十二扇区划分的PMsM商接转矩控制方法，既保证了 DTc的快速性，义很好地降低了转矩与磁链脉动。

    关键词：直接转矩控制；永磁同步电机；扇区细分；电压空间矢量开关表

O引  言

    永磁同步电动机直接转矩控制(以F简称PMsM—DTc)因为转矩响应快、结构简单、对电动机参数的依赖性小且鲁棒性强等诸多优点逐步受到人们的青睐。但是传统直接转矩控制的****缺点是转矩脉动比较大。为了克服传统直接转矩控制低速转矩脉动大的缺点，有不少控制策略被相继提出来，文献[1一3]中提出的基于空间矢量调制技术的感应电机直接转矩控制，用PI调节器代替传统的转矩和磁链滞环控制器，不采用电压空间矢量表，降低了系统的鲁棒性，增加了系统对参数的依赖性和计算过程的复杂度。文献[4]针对异步电机提出了基于区域电压欠量表的磁链和转矩的预测控制。文献[5]采用多电平控制功率变换器，通过多个逆变器产生的电压欠量作用于电机，使磁链、转矩平滑，同时也增加了系统硬件成本和复杂性。文献[6]针对感应电机直接转矩控制增加了开关表的容量，将磁链和转矩误差不断细分，增加了开关表的复杂性和操作性。

    文献[7]针对异步电机直接转矩控制的扇区细分方法进行了仿真研究。

    为此．本文针对PMsM直接转矩控制，分析了传统六扇区划分中电压矢量对磁链和转矩控制性能的缺点，提出了十二扇区划分的圆形磁链直接转矩控制，既保持了传统直接转矩控制鲁棒性好和转矩响应速度快的优点，义改善了转矩和磁链脉动，提高了系统的稳态性能。

    1电压矢量对定子磁链和电磁转矩的作用

根据定子磁链所在的扇区，以及所选择的电压空间矢量，在作用的采样时问内，增加或者减小磁链的幅值，并使磁链的空间位置也发生变化。磁链在电压空间矢量的作用下逆时针或者顺时针旋转。

    2传统六扇区划分DTc的缺陷分析

传统DTc是根据磁链和转矩两个滞环比较器输出信号，以及磁链所在六扇区的位置信息，从电压空间矢量开关表中选择合适的电压空间矢量来控制定子磁链的运动，实现直接对磁链和转矩的控制。

    根据电压矢量对磁链和转矩的影响，分析传统六扇区划分DTc存在磁链和转矩脉动问题。

    以定子磁链矢量在1扇区为例分析，逆时针方向运行时，选择不同的电压空问矢量将使磁链幅值增加或者减小。一个扇区内，定子电压的作用不平衡，将导致定子磁链轨迹在一个扇区内非均匀变化，磁链的轨迹不再是一个圆形。这种畸变必然会对系统的性能产生不良的影响，同时反映到电流上，将会引起电流的畸变，而且转速越低，影响越明显。为了改善这种情况，有一种方法是磁链扇区细分。

    3十二扇区细分的提出和控制性能分析

为解决传统六扇区划分控制导致转矩脉动大的问题，本文针对PMsM提出了十二扇区磁链闭环直接转矩控制方法。在传统直接转矩控制中磁链和转矩的变化足通过查表的方式选择不同的电压卒间矢量，这就必然涉及到电压矢量之间的切换，根据文献[4]的分析，本文不采用零电压欠量。下面以定子磁链矢量在上二扇区的第1扇区为例，分析电压矢量之间的切换对电磁转矩的影响以及控制性能。

    4基于十二扇区划分的PMsM—DTC实现

 

本文建立了基于十二扇区划分的PMsM DTc系统，如图7所示。图中的十二扇区划分开关表、反止切和正弦余弦表存储在DsP内部存储器中。由开关表3选择电压空间矢量，然后经过DsP的六路PwM产生驱动信号，最终驱动信号经过逆变器驱动永磁同步电机。

    5结语

对比分析上面的实验结果，可以明显地看出，采用传统六扇区PMsM直接转矩控制系统的转矩、电流和定子磁链脉动都比较大，而采用基于十二扇区划分的直接转矩控制可以有效地改善转矩、电流和定子磁链脉动，从而改善了系统的稳态性能。基于十二扇区划分的PMsM直接转矩控制系统，保持了传统直接转矩控制快速响应特性和抗干扰的优点，而且改善了传统六扇区直接转矩控制的转矩和磁链脉动大的问题。