一、 课题的理论意义和应用价值

永磁同步电机(PMSM)有体积小、结构简单、重量轻、转动惯量小、效率和功率密度高、调速范围宽、输出转矩大、低速稳定运行、响应速度快、过载能力强、可靠性高等优点，并且永磁材料、电力电子技术以及现代控制方法的快速发展, 广泛应用于机械加工、航空航天和电力牵引等领域，使永磁同步电机的应用前景更加广阔。直接转矩控制技术(DTC)作为一种新型的交流电机控制技术,以其结构简单、鲁棒性强、算法易实现,动态响应迅速等优点得到了越来越广泛的研究。所以将这两种技术相结合己经成为现代交流传动领域的发展热点。

永磁同步电机由定子、转子和端盖等部件构成。一般情况下，定子与普通感应电机基本相同，转子的磁路结构则是区别于其它电机的主要因素。按照永磁体在电机转子上的安装位置，永磁同步电机根据转子结构可以分为三类：面贴式、插入式和内嵌式，其中嵌入式永磁同步电机的永磁体位于转子内部，虽然结构复杂，但是具有几个优点，因有高气隙磁通密度，因此它较面贴式电机会产生更大的转矩；因为永磁体嵌入转子中，永磁体去磁的危险性小，电机还可以运行于更高的旋转速度而无需顾虑转子中永磁体是否会遭受离心力破坏；此结构的另一个好处就是气隙磁通易于正弦分布，从而可降低齿槽转矩效应；其缺点是转子漏磁系数最大。

直接转矩控制是近年来继矢量控制技术之后发展起来的一种新型的具有高性能的交流变频调速技术。1985年由德国鲁尔大学Depenbrock教授首次提出了基于六边形磁链的直接转矩控制论，1986年日本学者Takahashi提出了基于圆形磁链的直接转矩控制理论，接着1987年把它推广到弱磁调速范围。不同于矢量控制技术，直接转矩控制有着自己的特点：直接转矩控制方法以磁链和转矩作为控制对象,拥有加良好的先天性运动学控制优势。它在很大程度上解决了矢量控制中计算复杂、特性易受电动机参数变化的影响、实际性能难以达到理论分析结果的等一些重大问题。直接转矩控制技术一诞生，就以自己新颖的控制思想，简洁明了的系统结构，优良的静、动态性能受到了普遍的注意和得到迅速的发展。目前该技术已成功的应用在电力机车牵引及提升机等大功率交流传动上。ABB公司己将直接转矩控制的变频器投放市场。

直接转矩控制通过直接输出转矩和定子磁链的偏差来确定电压矢量，与以前的调速理论相比，它具有控制直接，计算过程简单，转矩响应快、动态性能好的优点。因此，直接转矩控制引起了人们广泛的关注和迅速发展，现在它已成为各种交流调速方法中研究最多，应用前景最广的交流调速方法。

二. 永磁同步电机直接转矩控制的研究现状和发展方向

直接转矩控制在异步电机中的应用已经相当成功，然而，直接转矩控制在永磁同步电机中的应用是最近几年提出的。

自从1985年德国的Depenbroek和1986年日本的Takahashi分别提出直接转矩控制理论以来，直接转矩控制技术在异步电动机调速系统中得到应用。与矢量控制技术不同，矢量控制技术诞生后，很快就在永磁同步电机中得到应用，而直接转矩控制提出后，由于直接转矩控制研究基本上是围绕异步电机的控制，却没有在永磁同步电机中得到应用。

直到1996年英国的French C和Acamley P发表了关于永磁同步电机直接转矩控制的论文，l997年由ZhongL、Rahman M F和胡育文教授等人提出永磁同步电机直接转矩控制方案，初步解决了直接转矩控制在永磁同步电机上应用的理论基础。有了这个理论基础，永磁同步电机的直接转矩控制也成了众多学者研究的一个热点，但是这些研究还处于初级阶段,许多问题有待解决。

传统的直接转矩控制方法中采用的是砰砰控制,这种简单的控制方式在保证电机快速响应、强鲁棒性的同时却给电机带来了转矩等各方面的一系列脉动。再加上由于传统的电机磁链数据估测方法釆用的是积分方法,这将会导致误差积累等问题。由此可以看出对于传统直接转矩的控制研究是非常有必要的。