基于占空比的五相永磁同步电机直接转矩控制(direct torque control with duty ratio,DTC-DR)算法具有实现简单、动态响应快等优点,但其存在定子电流低次谐波含量较高的问题。虽然基于虚拟电压矢量集占空比优化的直接转矩控制(virtual voltage vectors based DTC-DR,V3-DTC-DR)算法可以有效地抑制低次谐波电流,但其降低直流母线电压利用率,电机调速范围受限。为解决上述低次谐波抑制与直流母线电压利用率不可兼顾的问题,该文提出一种基于优化占空比的直接转矩控制算法,不仅具有优越的稳态性能和良好的谐波抑制能力,同时与V3-DTC-DR算法相比,可提高约17%的直流母线电压利用率,即扩宽电机调速范围。最后,将所提算法与DTC-DR和V3-DTC-DR算法进行实验对比研究,实验结果验证所提算法的可行性和有效性。
多相永磁同步电机驱动系统在低压大功率、高可靠性的应用场合日受青睐和瞩目。首先研究了适用于五相永磁同步电机系统的传统有限集模型预测转矩控制(finite-control-set model predictive torque control,FCS-MPTC)算法,为了消除d3-q3谐波子空间的低次电流谐波,构造了包含谐波项的目标函数。然后,为了减小FCS-MPTC算法实现时带来的巨大计算量,提出了一种基于转矩与磁链无差拍估算的每个控制周期内电压矢量控制集优化方法。所提算法不仅保持了传统FCS-MPTC算法优越的稳态性能、快速的动态响应和低次电流谐波抑制能力,同时显著减少了数字实现的运算量。最后,将所提算法分别与两种传统FCS-MPTC算法进行半实物实验对比分析,验证了所提算法的正确性和有效性。
