感应电动机直接转矩控制中电压状态选择
电机运行时，电流若为对称正弦波，则磁链轨迹为圆形，这时电机工作特性最理想。采用传统状态选择表实现逆变器电压状态选择，其磁链仿真结果如图3所示，可以看出传统状态选择策略的不足，电机电流和磁链的变形严重，增加了电机的电流谐波分量、噪声和转矩脉通过分析我
们发现这种现象产生的原因在于当定子磁链从一个区段进入另一个时（例如从1区进入2区），缺少能有效改变磁链幅值的电压矢量 [4]。图2有助于我们理解这种情况，外圆为给定磁链的上限，内圆为下限。在区段2为了增大磁链，增大转矩，按照表1应选择U3，但U3的方向与圆在AB之间的切线方向基本一致，其径向分量近似为0，对磁链幅值的影响较弱，磁链幅值变化缓慢，磁链轨迹变形较大，电流也发生畸变。图3-b中磁通在某些点低于给定的下限，原因在于定子电阻压降的影响。若选择零矢量则
本文提出了一种区段细分方法，并不增加系统的复杂性，却较好的解决磁链幅值降低的问题。这种方法的主导思想就是当区段发生变化时，选择一可以有效改变磁链的电压状态。分析图2（设电机逆时针旋转）我们发现当磁链位于2区段的不同位置时，相同的电压状态对电机磁链和转矩的影响是不同的。从A到B，U2的径向分量逐渐增大，增强磁链的能力逐渐增强，而切向分量逐渐减小，增强转矩的能力逐渐减小到零（B点）；从B到C径向分量逐渐减小，增强磁链的能力逐渐减小，但仍然很强，切向分量从0逐渐增大，且与电机旋转方向相反，可以使电机输出转矩逐渐减小；从A到C，U3的径向分量逐渐增大，增大磁链的能力逐渐增强，切向分量减小，增大转矩的能力逐渐减弱，但仍然能较大地增大转矩。
通过以上分析，我们发现虽然AB、BC在同一个区段内，但电压的控制效果不同，应该分别对待。在其它区段结论因此一致。可见在同一个区段选择不同的电压，可以有效地改善电机的运行状态，为此我们改进了状态选择表，提出了一种区段细分原则，如表2。
表中“上”为进入K区段后0o-30o区域，“下”为进入K区段后30o-60o区域，其它含义如表1。以这种策略选择电压状态，克服了传统的方法存在的电压无效区域，减小了磁链的谐波和畸变，具有较好的控制效果，实现起来也非常简单。
4 仿真结果
电机模型是控制系统重要的组成部分，本文采用α-β坐标系下的电动机模型：
仿真环境为matlab下的simulink，图3是采用传统选择表的磁链仿真结果，图4是采用新的选择表后的仿真结果。我们把图3和图4进行比较，就会清楚的看出磁链幅值下降的问题得到了较好的解决，磁链轨迹近似圆。从图5和图6中可以看出新方法在电流方面的改善作用，定子电流近似正弦，谐波分量明显减小。
5 结论
本文在分析传统状态选择表的基础上，提出了一种区段细分策略，可以有效地降低直接转矩控制系统中磁链和电流的谐波分量，提高电机运行性能，通过仿真证明了其有效性。在这种方法中，变频器的开关频率与传统状态选择一样仍是变化的、较高的，这对系统的采样时间和逆变器提出了较高的要求，这一点还需加以改进。
参考文献：
1．李夙，异步电动机直接转矩控制，机械工业出版社
2．陈伯时，电力拖动自动化控制系统，机械工业出版社
3．I.Takahashi and T.Noguchi，A new quick- response and high-efficiency control strategy of an induction motor，IEEE Trans.Ind.Applicat.1986
4．CG Mei，Direct Torque Control of Induction Motor-Variable Switching Sectors，IEEE 1999 International Conference on Power Electronics and Drive System
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