PMSM电机学习记录--DTC控制

DTC--直接转矩控制，各种文献上都说它不同于传统的矢量控制依赖数学变换和电机参数，而且直接通过控制定子磁链进而控制电机转矩 ，直面问题，因此转矩响应速度也比矢量控制要快很多。

DTC的模型构建

DTC模型在转子旋转坐标系下（d-q轴）建立，控制对象是定子磁链Ψs,从上图可以看出，需要进行定子静止坐标系到转子旋转坐标系变换，那么，定子磁链到d-q轴的变换就是：

Ψd=|Ψs|*cosδ，Ψq=|Ψs|*sinδ (其中，δ 是定子磁链与转子磁链之间的夹角，定义为转矩角)

既然想要以磁链作为研究控制对象，以期找到转矩的控制方法，就不得不写出转矩的表达式了

如是:                                      

                                                          Te=1.5*Pn[iq*Ψf+iq*id*(Ld-Lq)]

可以看出，式中出现了电流id,iq，又由于电流和磁链之间有如下关系，可以把电流用磁链转换

有：                                                       

                                                          Ψd=Ld*id+Ψf,Ψq=Lq*iq

可以写出电流的关于磁链的表达式

                                        id=(Ψd-Ψf)/Ld=[ |Ψs|*cosδ-Ψf ]/Ld,iq=Ψq/Lq=|Ψs|*sinδ/Lq

那么，将代换后的电流表达式带入转矩公式，就可以得到转矩关于磁链的函数

如是：                                Te=1.5Pn/Ld*|Ψs|*Ψf*sinδ+[ 3(Ld-Lq)/4*Ld*Lq ]*|Ψs|^2*sin 2δ

对于表贴式PMSM来说，        Ld=Lq,则Te=1.5*Pn/Ls|Ψs|*Ψf*sinδ

知道了转矩和磁链的关系式之后，就需要利用硬件实现这个控制过程

参考SVPWM控制中的控制思路，DTC采用定子磁场定向控制，采用滞环控制产生了PWM信号，对逆变器上下桥臂开关状态进行控制，获得最佳的转矩动态性能。其中三相电压源逆变器和SVPWM实现方式没有什么不同，只不过在8中开关状态中只用到了6个非零矢量，零矢量没有用到。

对于逆变器电压矢量产生的一些补充：

                ​​​​​​​        ​​​​​​​        

        ​​​​​​​        ​​​​​​​        ​​​​​​​        ​​​​​​​        

 上式是逆变器合成输出电压矢量式，结合上图电压矢量旋转图，图中每60°为一电压矢量区，

其中Vs输出表达式是基于三相自然静止坐标系给出的，正如图中的V1、V3、V5的位置关系一样，那么如果我想要合成出图中的标准矢量电压V2，我只需要让控制V1、V3的桥臂输出，产生相应的电压矢量，就能合成出V2.

也就是说，在Vs中，a,b,c三个轴本身就对应了一个矢量，相位关系：0°，120°，240°；

下面就是面向磁链控制的定性分析表

        ​​​​​​​        

其中，第一列是指转子磁链幅值大小，1表示增大趋势，0表示减小趋势；第二列表示转矩增减趋势，同理。配合上面的电压空间矢量分布图，针对磁链的幅值和转矩增势的四种组合方式，可以给出六个扇区的电压矢量分布表，也称为逆变器的开关表。

一些疑惑：上面基本的都能明白，但是在仿真实现的过程中，很多模型实例都用到了Simulink中的Lookup模块，这部分的使用我一直没有整明白，就卡在这里了。。。郁闷，找了半天都没找到相关讲解。

最后

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