1、永磁同步電機直接轉矩控制系統學生：萬東靈班級：研1664學號：166001010405主要內容主要內容2 1、永磁同步電機的直接轉矩控制的發展過程2、正弦波永磁同步電動機直接轉矩控制系統理論建立3、4、5、6、永磁同步電機的直接轉矩控制的發展過程永磁同步電機的直接轉矩控制的發展過程3 在上個世紀70年代,電機調速技術出現了一個質的躍變,那就是出現了矢量控制技術,這個技術的出現意味著直流電機稱霸天下局面的結束,因為交流電機調速已經可能完全達到直流電機那樣好的調速性能. 矢量控制技術的出現打破了原本已經思想僵化的調速領域,在這之后出現許多的調速方案,這些方案基本上都是在模仿矢量控制解耦的思路.這些

2、方案中有一個方案得到了人們的注意. 這個方案就是在1985年前后推出的直接轉矩控制方案,這個技術是由德國魯爾大學Depenbrock教授和日本I.Takahashi教授在1986年前后分別提出的。可這兩個方案（DSC和DTC）都是針對異步電動機提出的，然而它并不能廣泛的應用于除異步電動機之外的電機。 就在直接轉矩控制技術在異步電動機上應用成功后，人們自然而然的想把它應用到永磁同步電機上。然而，事情并沒有人們想象的那樣的一帆風順，無數人在上面傾注了十年的時間卻并沒有取得成功。雖然在這十年的時間里也有聲稱解決了正弦波永磁同步電動機直接轉矩控制技術的問題，但經過考證之后便會發現這并不是真正的直接轉矩

3、控制技術，因為這兩篇論文在學矢量控制控制電流來間接的控制直接電磁轉矩,而不是在用空間電壓矢量去直接控制電磁轉矩.4 直到1996年在澳大利亞新南威爾士大學和中國南京航空航天大學的研究小組共同努力下，他們在正弦波永磁同步電動機中找到一個“負載角”這個物理量替代了異步電動機中轉差，模仿異步電動機直接轉矩控制，將定子磁鏈控制成恒定值，這才真正實現正弦波永磁同步電動機直接轉矩控制。 在1996年時的研究認為的永磁同步電動機直接轉矩控制不能夠采用零矢量，只能采用六個非零電壓矢量，這個觀點是錯誤的。到2002年的時候在國際會議上已經校正了這個錯誤。 接下來將主要對正弦波永磁同步電動機直接轉矩控制系統理論做

4、個介紹。 永磁同步電動機坐標系正弦波永磁同步電動機直接轉矩控制系統理論正弦波永磁同步電動機直接轉矩控制系統理論建立 5 想要建立正弦波永磁同步電動機直接轉矩控制理論首先需要明白的是什么樣的控制才能叫直接轉矩控制。只有能使電磁轉矩變化最快的控制方案才能叫直接轉矩控制。此外還需要做到以下的幾項工作才能真正建立正弦波永磁同步電動機DTC控制理論: 1)找到一個和電磁轉矩密切相關的物理量并且這個物理量能像異步電動機中轉差一樣控制電磁轉矩. 2)推導出以尋找物理量為變量的正弦波永磁同步電機電磁轉矩 的微分表達式,要找到這個物理量影響電磁轉矩變化的規律,以便找到使 變化最快的控制策略. 3)要找到用空間電

5、壓矢量直接去快速控制該物理量的方法. 現在我們已經知道影響電磁轉矩變化最快的物理量就是負載角,這個負載角就是定子磁鏈與轉子磁鏈的夾角. eTeTeT正弦波永磁同步電動機與負載角的關系正弦波永磁同步電動機與負載角的關系 fsddsdiL22sqsdssqqsqiLsqrsdsdsdsddtdiRusdrsqsdsqsqdtdiRu以下是正弦波永磁同步電機在轉子dq坐標系下，電機的磁鏈、電壓、轉矩的表達式為7 22sqsduuus)(23sdsqsqsdeiipT)(tan)/(tan11fddqqsdsqiLiL由永磁同步電動機坐標系圖可知，負載角的表達式8 d-q坐標系中的物理量通過旋轉變換到

6、x,y坐標系，在x,y坐標系下的定子磁鏈 sincoscossincossincossincossincossinsincos2222fyxqdqdqdqdyxiiLLLLLLLL2sin)(2cos)()(sin2qdqdqdfxLLLLLLi2sin)(sin221qdsqfqdyLLLLLi因為定子磁鏈是按照x軸定向，有0sy可以推出X，Y坐標系下定子電流 由永磁同步電機坐標系圖可得出負載角和定子磁鏈的表達式ssqsinssdcos由以上關系式可推導出電動機轉矩表達式 從上面這個式子中可看出可控變量只有負載角和定子磁鏈s兩個,并且這兩個變量都可以用空間電壓矢量來改變. 上面的電磁轉矩公式

7、是凸極式 永磁同步電機的電磁轉矩,它的Ld Lq .而隱極式永磁同步電動機可看成正弦波永磁同步電動機的一種特殊情況,此時Ld = Lq = Ls ,將它帶入上面的電磁轉矩公式,得隱極式 永磁同步電動機電磁轉矩 2sin)(sin243qdsqfsqdeLLLLLpT)sin(23sin230tLpLpTsffssfsse10 由隱極式永磁同步電機的電磁轉矩表達式可知，當定子磁鏈保持恒定時負載角從0900變化時電磁電磁轉矩隨著負載角的增大而增大 ，且負載角為900電磁轉矩達到最大。 正弦波永磁同步電動機電磁轉矩的微分與負載角的關系正弦波永磁同步電動機電磁轉矩的微分與負載角的關系 為了找到使電磁變

8、化最快的控制策略，就必須推導出以負載角為變量的正弦波永磁同步電動機電磁轉矩的微分表達式。在微分前將定子磁鏈幅值控制成常數，這個是模仿異步電動機的。 1）隱極式永磁同步電機 當定子磁鏈幅值恒定時對隱極式電磁轉矩公式兩邊求導，在t=0時的電磁轉矩增長率 cos230sffssteLpdtdT 從上式可以看出，想要使電磁轉矩變化速度最快，就必須在硬件和外界允許的下使變化最快，這是正弦波永磁同步電動機直接轉矩控制的重要法則。11 2)凸極式永磁同步電動機凸極式永磁同步電動機 由于正弦波永磁同步電動機的轉子磁鏈幅值恒定，當定子磁鏈幅值被控制恒定后，電動機的電磁轉矩僅與負載角有關，對凸極式永磁同步電動機的電磁轉矩公式兩邊求導可得2cos)(2cos243qdssfqfsqdeLLLLLpdtdTsfsfsqdLLp2cos)11(cos23 上式表明，電動機轉矩變化負載角速度有關，還受電動機凸極式永磁同步電動機的凸極系數的影