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以模型預測直接轉矩控制法降低永磁馬達之轉矩漣波
作者 曾姿嘉、蔡明祺、張簡樂仁
摘要 永磁馬達之傳統直接轉矩控制(Conventional Direct Torque Control, DTC),控制架構簡單、轉矩響應快速,在負載快速變動的應用場域極具優勢,但也由於其採用簡單的磁滯查表法,對轉矩與定子磁交鏈都不是精準控制,導致轉矩漣波過大,也造成切換不定頻,產生的電磁干擾(Electromagnetic Interference, EMI)較難處理。於是本文將模型預測控制法(Model Predictive Control, MPC)引入直接轉矩控制之中,以馬達在αβ靜止兩相座標系下的數學模型,預測施加各基本電壓向量控制馬達,產生之未來時刻相應轉矩與磁交鏈,利用目標函數取代傳統直接轉矩控制的磁滯查表,準確決定合適的電壓向量輸出,實際控制馬達運轉,並加入脈波寬度調變,控制電壓向量作用的時間長度,使其趨近定頻切換,更大幅下修轉矩漣波。 由實驗結果證明本文策略確實提高轉矩精度,且轉矩響應速度高於磁場導向向量控制(Field Oriented Control, FOC),並降低平均開關切換頻率,減少功率電晶體的切換損失。
關鍵字 永磁馬達、直接轉矩控制、模型預測控制