第18卷第4期2008年7月黑龙江科技学院学报JournalofHeilongjiangInstituteofScienceTechnologyVo.l18No.4July2008:1671-0118(200804-0288-04永磁同步电机直接转矩模糊控制系统韩彦春,彭继慎(辽宁工程技术大学电气与控制工程学院,辽宁葫芦岛125105摘要:结合永磁同步电机(PMSM的数学模型和经典直接转矩控制理论,采用空间矢量控制方法,以定子磁链角增量为控制目标,将模糊控制器作为转速与转矩调节器和定子磁链优化控制器。运用MATLAB/Simulink软件对该控制系统建模和仿真。结果表明:与经典DTC控制系统相比,该控制方式能够减小转矩脉动,降低系统损耗,从而提高了效率。关键词:永磁同步电机;直接转矩控制;模糊控制器;磁链优化:TP273.4文献标识码:ADirecttorquefuzzycontrolsystemofpermanentmagnetsynchronousmotorHANYanchun,PENG激shen(FacultyofElectricalandControlEngineering,LiaoningEngineeringTechnicalUniversity,Huludao125105,ChinaAbstract:Combinedwithmathematicalmodelofpermanentmagnetsynchronousmotor(PMSMandtheclassicdirecttorquecontroltheory,thispaperisconcernedwiththeuseofthecontrolmethodofthespacevectorcontroltotargetstatorfluxangleincrementforthecontrolobjectives,andtheuseofthefuzzycontrollerasaregulatorforspeedandtorqueandthestatormagneticchainoptimizationcontroller.Mode-lingandsimulationofthecontrolsystemusingMATLAB/SimulinksoftwareshowthatcomparedwiththeclassicalDTCcontrolsystem,thiscontrolmethodcanreducethetorqueripple,reducesystemlossesandimproveefficiency.Keywords:permanentmagnetsynchronousmotor;directtorquecontro;lfuzzycontroller;optimiza-tionflux基金项目:辽宁省教育厅科研项目(2007T0750引言直接转矩控制(DTC的基本思想是在准确观测定子磁链空间位置和大小,并保持其幅值基本恒定以及准确计算负载转矩条件下,通过控制电动机的瞬时输入电压来控制电机定子磁链的瞬时旋转速度,以改变它对转子的瞬时转差率,达到直接控制电机输出的目的。DTC可对转矩角直接控制,而PMSM的转矩角能够推算,是可控的。这为PMSM控制中应用DTC提供了先决条件。由于转矩脉动一直为直接转矩控制中的难点[1],笔者就如何减小转矩脉动提出一种有效的解决方案,以期改善低速性能,降低系统功耗。1PMSM的数学模型经典DTC的转矩角增量dH和磁链增量d7s变化幅度大且不可精确控制,造成转矩脉动大。因此,使转矩角增量dH和磁链增量d7s可控可预知就成为研究的重点。在A-B和d-q坐标系下,运用坐标轴数学模型分析PMSM系统的磁链关系如图1所示。图1A-B与d-q坐标系磁链关系Fig.1A-Bandd-qcoordinatesfluxrelations由此,可得转子参考坐标系下的电压方程:UdUq=rs00rsIdIq+p-XrXrp7d7q,磁链方程:7d7q=Ld00LqIdIq+7r0,机械运动方程:Tem=pndXrdt+TL。其中,各量为瞬态值。可见,改变Td即可得到不同的加速度dXr,只要控制了转矩,也就控制了转速。电磁转矩可表达为Tem=pn(7dIq-7qId=np[7r@Iq-(Lq-LdId@Iq]。系统为隐极电机,有Ld=Lq,故Tem=np@7r@Iq,则Tem=pn7s@(7s@sin2H/2Lq-7s@sin2H/2Ld+7r@sinH/Ld,(1进而Tem=pn@7s@7r@sinH/Ld。令Km=pn/Ld,并对式(1求导:dTd=Km@7r@sinH@d7s+Km@7s@cosH@dH。(2由式(2可知,永磁同步转矩调节有两种途径:一是控制转矩角增量dH;一是控制定子磁链幅值增量d7s。因此,转矩的变化既与定子磁链幅值变化有关,又与转矩角增量dH和转矩角H有关。2模糊控制系统恒定开关频率等因素,设计模糊控制系统如图2所示。其中,FLC1、FLC2和FLC3分别为定子磁链、转速和转矩模糊控制器。SVPWM[2]为空间电压矢量计算模块,3/2变换即为clark变换[3]。图2PMSM直接转矩控制系统Fig.2DirecttorquecontrolsystemofPMSM该控制算法以定子磁链角增量dHs和定子磁链幅值为控制对象。稳态时优化定子磁链幅值d7s,并调整定子磁链角增量dHs。暂态时控制定子磁链角增量dHs的同时,维持定子磁链幅值额定。采用模糊控制器形成可任意调节控制的定子磁链角增量dHs,从而获得预期的定子磁链和电磁转矩。3模糊控制器的设计3.1定子磁链幅值额度负载时,额定定子磁链幅值可充分利用电机...