基于24扇区细分的三电平逆变器异步电机直接转矩控制系统学习

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导读：本期文章介绍异步电机三电平24扇区的直接转矩控制。三电平逆变器直接转矩控制中，传统的PWM控制方法存在错判区间等问题。本文在借鉴三电平逆变器单一矢量及合成矢量的直接转矩控制研究和两电平12扇区直接转矩控制的基础上，将两电平12扇区段的方法推广到三电平研究中，介绍扇区细分24区段的三电平逆变器直接转矩控制方法，仿真表明了该方法的可行性和有效性。
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一、引言
传统的异步电机直接转矩控制系统转矩脉动大，且当考虑定子电阻的影响时，其电压矢量选择在扇区分界线附近会出现问题，导致控制性能变差。本文在借鉴三电平逆变器单一矢量及合成矢量的直接转矩控制研究和两电平12扇区直接转矩控制的基础上，将两电平12扇区段的方法推广到三电平研究中，介绍扇区细分24区段的三电平逆变器直接转矩控制方法，并对其进行仿真验证。
二、传统12扇区直接转矩控制电压矢量选择存在的问题



传统直接转矩控制逆时针旋转时，电压矢量的扇区从1变换到12.静止坐标系alpha轴作为一扇区的中心，沿逆时针方向顺序等分，如图1所示。考虑定子电阻压降影响时，传统磁链闭环直接转矩控制的电压矢量选择表在某些情况下是不正确的。对于12个工作电压矢量、12扇区的控制方法，若考虑定子电阻压降的影响，很难在一个区间内选用一个电压矢量来同时实现定子磁链幅值和转矩的增加或同时实现定子磁链的增加和转矩减小。
三、24扇区细分的电压矢量选择表
根据前面的分析，考虑定子电阻压降的影响，传统磁链闭环的直接转矩控制的电压思量选择表在某些情况下是不正确的。另外，传统磁链闭环直接转矩控制磁链幅值在扇区线附近严重不对称，这将影响磁链、电流、转矩的控制性能。本节介绍24扇区的改进型直接转矩控制。




以上就纠正了上节分析出的传统12扇区方法当定子考虑定子电阻压降时，在扇区线附近磁路不对成的问题。
四、建模分析和总结



图3 基于24扇区细分的三电平异步电机直接转矩控制系统仿真



图4 24扇区



（a）12扇区



（b）24扇区
图2-4 异步电机直接转矩控制系统仿真波形变化情况（1440r/min）
在借鉴三电平逆变器单一矢量及合成矢量的直接转矩控制研究和两电平12扇区的DTC研究的基础上，开始介绍三电平12扇区后细分成24扇区，并对其进行仿真验证，结果表明该方法具有良好的性能。