张 沛，刘 鑫

(北极空间飞行器总体设计部,北京100094)

0 引 言

在空间伺服控制系统中,永磁同步电机因为体积小,效率高等诸多优势,逐渐成为主流的空间微特电机。目前应用比较成熟的永磁同步电机驱动方法是空间矢量控制(以下简称SVPWM),虽然矢量控制可以实现永磁同步电机的解耦控制,使其具有类似直流电机的调速性能,但是矢量控制需要进行大量的坐标系转换,增加了控制算法的复杂度[1-2]。同时空间矢量控制算法必须在电机输出端增加位置传感器用以检测转子位置,从而增加了系统硬件的复杂度,降低了可靠性,不利于有严格重量限制和可靠性要求的空间伺服系统。

直接转矩的控制思路是把电动机与逆变器看作一个整体,通过估计定子磁链来对电动机的电磁转矩进行直接控制。由于不需要将定子电流投影到转子坐标系,从而免去了复杂的坐标转换,并可获得更大的瞬时转矩和更快的动态响应[3-5]。由于无需检测转子位置,因而无需安装旋转变压器,从而降低了系统成本,提高了系统可靠性,在空间伺服系统中具有广泛的应用前景。

传统的直接转矩控制方案是将定子磁链在整个调速范围内控制为圆形,幅值近似保持不变,同时需要根据定子磁链幅度估计电磁转矩,并进行电磁转矩的闭环控制。这种控制方法一方面由于需要估计电磁转矩,增加了算法的复杂度;另一方面由于需要给定定子磁链幅值,并且该给定值需要通过大量调试获得,因此降低了控制算法的适应性。……