文 献 综 述

1.课题研究背景及意义

永磁同步电机以其结构简单、效率高、调速范围宽等优点，广泛应用于机械加工、航空航天和电力牵引等领域，而直接转矩控制是继矢量控制技术之后发展起来的一种新型高性能的交流调速技术。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年由日本学者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。与矢量控制技术不同，矢量控制技术诞生后，很快就在永磁同步发电机中得到应用，而直接转矩控制提出后，却没有在永磁同步电机中得到应用，直到1996年英国的French和Acamley P发表了关于永磁同步电机直接转矩控制的论文，1997年由Zhong L、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为了众多学者研究的一个热点。

2发展历程及研究现状

直接转矩控制具有不同于矢量控制的全新的优点：快速动态响应，对参数依赖小；控制结构简单。直接转矩控制和采用解析控制思想的控制方法不同，它是一种瞬时转差控制方案。因此，该方案一经提出就有很多学者进行了大量的研究，并力图转为实际应用。

这种控制方法不控制定子电流，直接控制定子磁链和转矩，即根据转矩和磁链滞环控制器的输出信号以及定子磁链矢量的位置信号，从一个离散的最优开关表中选择合适的电压空间矢量来控制逆变器中的电子开关状态，来实现对转矩的Bang-Bang控制。DTC避开了电机轴系的坐标变换和解耦控制，方法简单，无需通过电流控制，直接控制电机转矩。系统的转矩响应快速，然而不可避免的产生转矩脉动，降低了系统的动态性能。直接转矩控制技术是现代先进的电机控制技术之一，它优秀的动态性能以及对电机参数的鲁棒性，引起了国内外电力电子技术界和产业界的热切关注。由于该控制方法理论的不完备和对计算机处理速度的要求，直到1995年瑞典ABB公司第一台采用直接转矩控制方案的异步电机高档变频器才面世，他们认为直接转矩控制将是下一代交流电机的最优秀的控制方式，并宣称以后ABB公司只发展这个系统。由此可见，该控制方法科学意义和巨大的经济价值。尽管直接转矩控制在异步电机上获得了如此重大的成功，但是，该项技术一直没有应用到同步电机上。十多年来，新的有成效的同步电机直接转矩控制系统一直没有面世，要有开创性的工作才能打开这个僵局。针对这一要求，南京航公航天大学与澳大利亚新南威尔士大学合作提出了基于永磁同步电机直接转矩控制理论，初步实现了永磁同步电机直接转矩控制方案，并且成功的拓展到了弱磁恒功率范围，为同步电机直接转矩控制开创了新的一页。综上所述，直接转矩控制是一个很有潜力的新技术，它将在大范围内对国民经济和社会发展起到重要作用。

3永磁同步电机控制技术的发展概况

永磁同步电机常用的控制策略有恒压频比控制（VVVF）、矢量控制（Vector Control）和基于定子磁场定向直接转矩控制（Direct Torque Control）。

恒压频比控制

恒压频比控制的控制变量为加在电动机定子绕组上的电压和频率。控制系统将参考电压和频率输入到控制器中，并由逆变器产生一个交变的正弦脉冲电压施加在电动机的定子绕组上，使之运行在指定的电压和参考频率下。按照这种控制策略进行控制，使供电电压的基波幅值随着速度指令成比例线性增长，从而保持定子磁通的近似恒定。