黄彦婕，周扬忠，江修波，蔡金锭

（福州大学电气工程与自动化学院，福州 350108）

永磁同步电动机（PMSM）体积小、重量轻、效率高，转子没有发热问题，控制系统较一般电动机简单［1］，从而在伺服驱动领域得到广泛应用［2］。伺服系统要求稳态误差尽可能小，同时要求有尽可能高的动态响应速度，以及位置响应无超调。目前PMSM伺服系统的控制策略主要为矢量控制（VC），VC稳态性能好，但转矩动态性能逊色，控制性能受转子参数变化的影响较大。为此，学者们提出了直接转矩控制策略（DTC）。DTC的转矩动态响应快，但传统DTC的转矩脉动大［3，4］，低速稳态性能较差，所以限制了其在PMSM伺服系统中的应用。因此，本文在永磁伺服系统中引入基于空间矢量调制的直接转矩控制策略（SVM－DTC），旨在保持伺服系统优越的低速稳态性能的同时，大幅度地提高系统动态响应速度，及伺服系统对参数变化的鲁棒性。

1 永磁同步电机数学模型

对称绕组PMSM在转子同步旋转d－q坐标系下的数学模型［5］如下所示。

定子电压方程为

定子磁链方程为

电磁转矩方程为

转子机械运动方程为

式中：p为微分算子；usd、usq、isd、isq、Ψsd、Ψsq、Ld、Lq分别为d、q轴上的定子电压、电流、磁链、电感分量；Rs为定子相绕组电阻；ωr为转子速度；Ψfs为转子永磁体在定子上产生的耦合磁链；TL为负载转矩；pn为磁极对数；J为转动惯量。

定子磁链定向坐标系中电磁转矩可表示为

式中：｜Ψs｜为定子磁链幅值；δ为转矩角，控制δ即可控制Te。

2 SVM－DTC伺服控制系统原理及方案

PMSM位置伺服控制系统由外到内依次为位置、速度、转矩闭环。……