异步电机直接转矩控制的ISR方法研究
基于SVPWM的异步风力发电机直接转矩控制方法的研究
基于SVPWM的异步风力发电机直接转矩控制方法的研究异步风力发电机直接转矩控制是风力发电系统中的核心技术之一，其能够确保发电系统的安全运行和高效输出。
在传统控制方法中，由于异步发电机特性的不确定性以及外部环境干扰的影响，控制精度和效率较低。
而基于SVPWM的异步风力发电机直接转矩控制方法能够解决这些问题，并具有出色的控制性能和稳定性。
本文将对此方法进行深度研究和详细阐述。
1. 基于SVPWM的风力发电机直接转矩控制原理SVPWM即空间矢量脉宽调制技术，它是一种高效的PWM控制方法，能够将三相交流电压转换为两个合成对称的方波信号，从而实现对电机速度和转矩的精密控制。
同时，SVPWM也能够有效减小齿槽谐波以及换相过程中的电压尖峰，保证电机运行的平稳性和稳定性。
异步风力发电机的直接转矩控制主要应用了磁场定向控制和电流内环闭环控制原理。
在该控制方法中，电机的速度和位置信息由编码器或者传感器获取，并通过转速控制器反馈至控制器。
根据此信息，控制器能够实现对电机输出磁场定向电流以及转矩电流的控制。
具体来说，SVPWM控制方法主要分为三个步骤：1）采样输入电压和电流信号，并进行四象限运算，确定电机转矩和位置信息。
2）将电机电流信号转化为abc坐标系下的矢量信号，计算出合成矢量以及其所在扇区。
3）根据合成矢量和扇区，进行开关管的开关控制，实现磁场定向和转矩控制。
在SVPWM控制过程中，关键是要确定合成矢量和扇区。
首先，通过坐标变换将三相电流转换为abc坐标系下的矢量；其次，根据矢量的和差性和相邻矢量的夹角，计算出合成矢量以及其所在扇区。
最后，根据合成矢量与各相基波的相对关系，确定开关管的开关方式和时序，实现对电机转矩和速度的控制。
2. 基于SVPWM的异步风力发电机直接转矩控制方法的实现基于SVPWM的异步风力发电机直接转矩控制方法的实现主要包括以下步骤：1）采集电机的速度和位置数据，通过速度控制器实现转速反馈，控制电机的速度。
异步电机直接转矩控制策略
异步电机直接转矩控制策略研究目的
提高控制性能
通过直接控制电机的转矩和磁链 ，实现更快速、更精确的电机控
制，提高控制性能。
简化控制算法
直接转矩控制策略简化了传统控制 策略的算法，降低了对控制硬件的 要求。
推广应用
通过深入研究直接转矩控制策略的 原理和应用，为该策略在更多领域 的应用提供理论支持和实践指导。
异步电机直接转矩控制策略
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目录
• 引言 • 异步电机直接转矩控制策略基
本原理 • 异步电机直接转矩控制策略实
现方法 • 异步电机直接转矩控制策略性
能分析
目录
• 异步电机直接转矩控制策略优 化方法
• 异步电机直接转矩控制策略实 验验证
01
引言
异步电机直接转矩控制控制策略基 本原理
异步电机基本原理
异步电机结构
异步电机由定子和转子组成，定 子绕组产生旋转磁场，转子感应 电流产生转矩。
异步电机工作原理
异步电机工作时，旋转磁场与转 子电流相互作用产生转矩，使转 子转动。
直接转矩控制的提出
异步电机在工业、交通、能源等领域 应用广泛，对控制策略提出较高要求 。
为了简化控制算法和提高控制性能， 直接转矩控制策略被提出，通过直接 控制电机的转矩和磁链来实现高性能 控制。
传统控制策略的局限性
传统的异步电机控制策略如矢量控制 、场向量控制等，虽然能够实现高性 能控制，但算法复杂，对控制硬件要 求较高。
异步电机直接转矩弱磁控制研究
异步电机直接转矩弱磁控制研究
在高速列车用感应电机直接转矩控制系统中，有时需要电机工作在高
于额定转速的情况，对于感应电机，可以通过弱磁控制达到比较高的速度要求。
在弱磁阶段，电机的转矩性能主要取决于电机的控制策略,其方法和基速也有所不同。
其一，在弱磁范围内不是恒转矩调速，而是恒功率调节; 其二，在弱磁范围内，都是全电压工作，没有零电压状态，工作电压在整个区段中起作用。
传统的直接转矩控制弱磁方法是在弱磁区将定子磁链参考值与转速成反
比变化。
定子磁链参考值的过高过低，都会导致输出转矩的下降。
传统的弱磁
方法不能在已有的限制条件下获得电机的最大转矩输出能力[ 2] 。
文献[ 3] 提出了基于电压闭环控制的弱磁方法,是基于转子磁链定向的方案，不适合于定子磁链定向的方案。
文献[4] 提出了最大转矩弱磁控制算法，但是其算法过多的依赖于电机参数，如电机电阻、漏感和互感,这些参数都有可能影响弱磁的性能。
文献[ 5] 提出了鲁棒弱磁控制算法，但是只针对转子磁链进行给定的，而且对于一些低惯性的电机很难取得很好的电机性能。
越来越多的研究正在向定子磁场定向方面进行转移，电机的性能受电机
参数的影响很小，定子磁链相对于转子磁链易观测。
论文在深入分析异步电机
直接转矩控制系统弱磁控制原理的基础上，提出了一种弱磁控制策略，保证升
速过程中输出最大转矩，实现快速升速。
并通过仿真研究进行验证。
1 异步电机的数学关系
定子磁链下的电机方程如下所示:
tips:感谢大家的阅读，本文由我司收集整编。
仅供参阅！。
低速范围内的异步电动机直接转矩控制方法探究
低速范围内的异步电动机直接转矩控制方法探究摘要：随着电动机技术的不断发展，异步电动机因其成本低、可靠性高、维修方便等优点成为广泛应用的主流电机。
在低速运行时，异步电动机发生电动机滑差，变得难以控制，为了能准确控制异步电动机在低速范围内的直接转矩控制，本文从异步电机的特性入手，对异步电动机的直接转矩控制方法进行探究，通过矢量控制和直接转矩控制的对比分析，提出了在低速范围内的异步电动机直接转矩控制方法，并进行了模拟仿真实验验证其控制效果。
关键词：一、引言随着工业自动化的不断发展，越来越多的机械设备需要通过电动机进行驱动，而异步电动机自问世以来，其成本低廉、维护方便、寿命长等特点，使得它成为了广泛应用的主流电机。
尤其是在大功率驱动、速度调节等方面，异步电动机已经成为了不可或缺的驱动设备之一。
二、异步电动机的特性异步电动机是利用异步电动机滑差原理工作的。
在电动机运转时，由于电动机转子的预磁励，它在空载时开启时因转子磁场感应出定子线圈的磁通，即产生一个自感电动势。
当电动机负载后，转子转速下降，产生了回转磁场，产生与旋转磁场反向的感应电动势，并加到原有的自感电动势上，使得电动势下降，电动机无法持续工作。
这时，转子产生了滑差，并消耗了一部分功率。
而由于定子的磁通是恒定的，因此通过控制电机电压来控制电机的输出功率。
在低速运行时，电机的功率输出可通过加大电磁励磁力，增加转子起动转矩来实现。
直接转矩控制是指直接控制电机的输出转矩大小，从而实现对电机的控制。
而矢量控制则是在直接控制电机输出转矩大小的同时，还要控制电机输出的转速和转子磁通。
虽然矢量控制精度较高，但是在低速范围内，其准确度不如直接转矩控制。
因此，在低速范围内，采用直接转矩控制能够更好地进行电机控制。
直接转矩控制方法的实现步骤如下：1.确定输出转矩大小2.计算输出电流计算输出电流需要知道电机的参数，包括：定子电阻、定子电感、转子电阻、转子电感、电机参数等。
浅析异步电机直接转矩控制
浅析异步电机直接转矩控制【摘要】随着社会对科技的需要，异步电机普遍用于社会生产和生活中。
异步电机与其他类型交流电动机相比具有结构简单，制造、使用和维护方便，运行可靠以及质量较小，成本较低等优点。
因此对于异步电机直接转矩控制的研究引起了国内外学者的广泛关注。
本文基于直接转矩控制原理，运用坐标变换原则，对异步电机了其直接转矩控制的研究。
【关键词】异步电机;直接转矩;方法分析1.引言近年来，随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，电气传动技术面临着一场历史革命，即交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术的发展趋势。
直接转矩控制系统简称DTC（Direct Torque Control）是在20世纪80年代中期继矢量控制技术之后发展起来的一种高性能异步电动机变频调速系统。
不同于矢量控制，直接转矩控制控制手段直接、结构简单，控制性能优良、动态响应迅速，它在很大程度上解决了矢量控制中结构复杂、计算量大、对参数变化敏感等问题。
2.异步电机数学模型异步电动机的数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。
无论电机转子是绕线型还是笼型的，都将它等效成绕线转子，并折算到定子侧，折算后的每相绕组匝数都相等。
于是在空间复平面上，我们用图1来表示三项异步电动机的物理模型。
图1中，定子三相对称绕组的轴线在空间固定，转子三相绕组的轴线随转子一同旋转。
以定子A相绕组的轴线为空间参考坐标轴来确定转子的空间位置，同时将A轴作为空间复平面的实轴。
图1 三相异步电动机物理模型图1是三相异步电动机理想化的物理模型，常作如下的假设：（1）电机的三相绕组空间对称，所产生的磁动势沿气隙圆周按正弦规律分布。
（2）忽略磁路饱和与铁芯损耗，忽略电机参数的变化。
为了研究方便，常常在定子d-q坐标系下对异步电机进行建模，满足功率不变原则下，得到在定子d-q坐标系下异步电机的的数学模型方程如下：电机在定子d-q坐标系下的电压方程为：电机的磁链方程为：（2）电机的电磁转矩方程为：（3）电机的运动方程为：（4）式中：ψs、ψr分别代表电机定子和转子的全磁链矢量。
低速范围内的异步电动机直接转矩控制方法探究
低速范围内的异步电动机直接转矩控制方法探究
低速范围内的异步电动机直接转矩控制方法是一种应用于电动机的控制方法，可以实
现电动机在低速运行时的精确控制。
下文将探讨该方法的原理和应用。
在传统的异步电动机控制中，通常采用矢量控制方法。
该方法通过测量电动机的电流、转速等参数，来实现对电动机的控制。
在低速范围内，由于电动机响应的动态性能较差，
使用矢量控制方法很难实现稳定的转矩控制。
直接转矩控制方法应运而生。
直接转矩控制方法是一种基于电流控制的方法。
它通过测量电动机的电流和转速，来
实时计算电动机的转矩，并根据需要调节电动机的转矩输出。
该方法主要包括两个关键步骤：转矩估计和转矩控制。
转矩估计是直接转矩控制方法的核心步骤。
在这一步骤中，需要根据电机的电流和转
速来估计电机的转矩。
一般来说，通过测量电机的电流和转速，可以得到电机的电磁转矩
和机械转矩。
然后，通过相应的计算方法，可以将电机的电磁转矩和机械转矩合成为电机
的总转矩。
利用这种转矩估计方法，可以实现对电机转矩的实时估计，并根据需要进行调节。
直接转矩控制方法的应用非常广泛。
它可以应用于各种需要精确控制转矩的场合，如
电动车、工业机械等。
在这些场合中，若使用传统的矢量控制方法，往往很难实现对电机
的精确转矩控制。
而直接转矩控制方法则可以通过测量电机的电流和转速，实时估计电机
的转矩，并根据需要调节电机的转矩输出，从而实现对电机的精确转矩控制。
低速范围内的异步电动机直接转矩控制方法探究
低速范围内的异步电动机直接转矩控制方法探究摘要：针对异步电动机传统直接转矩控制方法中存在磁通量控制不对称，转矩脉动大的问题，提出了一种优化的异步电动机直接转矩控制方法。
该方法通过重新划分电压矢量对定子磁通和电磁转矩的影响范围来改进电压矢量选择表，从而在转矩和磁通变化时可以正确地选择所需的电压矢量，从而减小转矩脉动，从而避免传统的直接转矩控制方法在选择电压矢量时忽略了转矩增加的必要条件和磁通量变化的临界条件。
通过求解转矩脉动公式，推导了最优转矩误差值，并计算了转矩控制下的占空比计算方法。
提出了全局最小转矩脉动的条件，进一步优化了转矩性能，给出了定子磁链和电磁转矩的控制推导公式。
仿真和实验结果表明，与传统的直接转矩控制策略相比，该方法将系统动态响应速度提高了约30％。
同时降低了转矩和电流脉动，磁链控制更接近圆形轨迹，具有工程实用价值。
关键词：直接转矩控制；低速范围内减小转矩脉动方法；异步电动机如今，异步电动机已成为最常用的动力设备，广泛用于工农业生产，科学技术，国防和社会生活的各个方面。
异步电动机的物理模型是一个高阶，多变量，强耦合的非线性系统。
它的描述需要一组非线性方程，因此很难控制。
目前，常用的速度控制技术包括恒压频率比控制，直接转矩控制，矢量控制等。
与其他控制技术相比，直接转矩控制的突出优点是计算量小，控制系统结构简单，动态性能更好，鲁棒性更高。
直接转矩控制技术的主要问题是，目前理论上尚不成熟，经典模型存在固有缺陷，低速性能差，稳态时转矩脉动大。
本研究的目的是找到解决异步电动机直接转矩控制系统低速范围内大转矩脉动的方法。
直接转矩控制（DTC）是继1980年代中期矢量控制技术之后开发的一种新型感应电动机变频调速技术。
其基本工作原理是直接将转矩作为控制量。
根据定子磁通和输出转矩，直接选择相对合适的电压矢量。
通过电压空间矢量，控制定子磁通的旋转速度以改变定子和转子磁通矢量之间的角度，然后控制电动机转矩。
毕业论文：异步电机直接转矩控制研究
毕业论文：异步电机直接转矩控制研究摘要20世纪60年代以后，由于生产发展需要，交流调速的到发展。
20世纪70年代后，科学技术的发展使得交流调速有了质的发展飞跃，主要有以下四个阶段：（1） 电力电子器件的发展促进了交流调速的发展。
电力电子器件主要用于电动机的变频调速系统。
（3）矢量变换控制的发展奠定了现代交流调速高性能的基础。
此类调速采用参数重构和状态重构的现代控制的理论实现交流电机定子电流励磁分量和转矩分量的耦合，实现了等效于直流调速的控制过程，使得交流调速性能得到改善和提高。
继矢量控制后直接转矩控制技术的运用，可获得更大的瞬时转矩和极快的动态响应。
（4） 微型计算机技术与大规模集成电路的发展为现代调速系统的发展提供了重要技术手段。
由于微机控制技术，尤其是以单片机与dsp为控制核心的微机控制技术，促使交流调速系统走向数字化控制，对信息的处理量的增大，可以实现许多复杂的控制方式。
提高了交流调速系统的可靠性和操作设置的多样性和灵活性，降低交流调速装置的成本和体积。
1.2 直接转矩控制技术的现状与发展趋势1.2.1 直接转矩控制技术的现状1985年，德国人m.depenbrock提出了直接转矩控制理论，在实现磁链的同时也实现了对直接转矩的控制。
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，优良的静态性能受到了普遍的注意和得到了迅速的发展。
根据m.depenbrock所提出的直接转矩控制理论所实现的系统中，其磁链的轨迹是按正六边形运动，其六边分别有相应的六个非零电压矢量与之对应，可简单的切换六个工作状态直接由六个非零电压矢量完成六边形磁链轨迹，磁环控制简单。
日本东芝公司的takahashi教授于1986 年提出了磁链轨迹的园形方案，即让磁链矢量基本上沿园形轨迹运动。
这是一种磁链的实时控制，通过比较实时计算所得的实际磁链幅值与给定值相比较，并同时考虑此时磁链所处的位置来选择电压矢量及持续时间的长短。
低速范围内的异步电动机直接转矩控制方法探究
2020年15期技术创新科技创新与应用Technology Innovation and Application低速范围内的异步电动机直接转矩控制方法探究宋晓君，孙洪伟（哈尔滨电力职业技术学院，黑龙江哈尔滨150030）当今用电系统中，异步电动机作为最常见的动力设备广泛用于工农业生产、科技国防及社会生活的方方面面。
异步电动机的物理模型是一个高阶、多变量、强耦合、非线性的系统，其描述需用一组非线性方程组，控制起来较有难度。
目前常用的调速技术有恒压频比控制方式、直接转矩控制、矢量控制等。
相比其他控制技术，直接转矩控制突出的优点是运算量小，控制系统结构简单，动态性能更好，鲁棒性更强。
直接转矩控制技术存在的主要问题是目前理论上不成熟，经典模型存在固有缺陷，低速性能较差，稳态时转矩的脉动大。
本课题研究的目的是针对异步电动机直接转矩控制系统在低速范围内转矩脉动大的问题寻求解决之道。
直接转矩控制技术是20世纪80年代中期继矢量控制技术后发展起来的一种新型异步电动机变频调速技术。
其基本工作原理是把转矩作为被控量直接进行控制，根据定子磁链和输出转矩直接选择相对合适的电压矢量，通过电压空间矢量来控制定子磁链的旋转速度从而改变定子、转子磁链矢量之间的夹角，进而实现对电动机转矩的控制。
系统工作时不需转矩电流和励磁电流的参与，通过定子磁链即可实现对电磁转矩的控制。
直接转矩控制技术最大的缺点是低速时转矩脉动比较大。
现就如何减小低速范围时转矩脉动大的问题做方法探究。
1使用PI 调节器的直接转矩控制(PI-DTC )该系统中的调节器采用PI 控制规律，如图1所示（包括磁链调节器A ΨR 和转矩调节器ATR ）。
由于PI-DTC 使用PI 调节器，其输出具有连续性，转矩脉动大大减小。
和SFOC （根据定子磁场实现定向的一种矢量控制）相比，PI-DTC 不需要解耦器，而SFOC 必须通过解耦器对转矩、磁链解耦，因而该算法计算量小、鲁棒性强。
异步电机直接转矩控制策略研究
在实际应用中，还需要考虑异步电机及其控制系统的硬件设计、电磁兼容性、热损耗和安全保护等问题，以确保整个系统的性能和可靠性。
本文所提出的控制策略主要针对异步电机，对于其他类型的电机如直流电机、永磁同步电机等尚未进行研究和比较，未来可以进一步拓展研究范围，探索不同类型电机的最优控制策略。
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研究现状
随着技术的不断发展，对异步电机控制策略的研究也在不断深入，未来将会有更加先进的控制策略应用于异步电机控制中，进一步提高电机的性能和效率。同时，随着人工智能、机器学习等技术的不断发展，这些技术也将被应用于异步电机控制领域，为电机控制策略的研究带来新的思路和方法。
发展趋势
异步电机直接转矩控制理论基础
控制系统的性能指标
异步电机直接转矩控制策略研究
03
电压型直接转矩控制策略是通过控制异步电机的定子电压，以实现对其电磁转矩的直接控制。
电压型直接转矩控制策略
控制原理
该策略通过观测异步电机的转速和转子位置，计算所需的电磁转矩，进而调节定子电压以达到控制要求。
控制流程
电压型直接转矩控制策略具有控制简单、易于实现等优点，同时能够适应非线性负载和复杂环境。
实验结果分析
控制策略比较
将提出的控制策略与其他常用的控制策略进行比较，评估其性能和优势。
控制策略优化
针对实验结果进行分析，对控制策略进行优化，提高控制效果和性能。
讨论
对实验结果进行深入讨论，分析不同控制策略下的性能差异和优缺点，为进一步改进提供依据。
控制策略比较与讨论
结论与展望
05
本文提出了一种新的异步电机直接转矩控制策略，该策略基于矢量控制理论，通过直接控制转矩和磁通来实现对异步电机的精确控制。
异步电机直接转矩控制
05
仿真与实验验证
仿真模型建立与参数设置
电机模型
选择合适的异步电机模型，如感 应电机模型，并设置电机参数， 如定子电阻、转子电阻、互感等 。
控制器模型
设计直接转矩控制器模型，包括 转矩和磁链观测器、开关表、滞 环比较器等部分，并设置相应的 参数。
开关表选择
根据电机的运行状态和误差信号，选择合适的开关表，实现对电机 的高效控制。
现代直接转矩控制策略
空间矢量调制技术
通过空间矢量调制技术，实现对 电机转矩和磁链的连续控制，提
高电机的运行性能。
无差拍控制
采用无差拍控制技术，实现对电 机转矩的快速响应和无超调控制
，提高系统的动态性能。
预测控制
基于电机的数学模型和实时运行 状态，采用预测控制技术对电机 的未来行为进行预测和控制，提
异步电机直接转矩控制
汇报人：XX
目录
• 引言 • 异步电机数学模型与特性分析 • 直接转矩控制策略与方法 • 异步电机直接转矩控制系统设计 • 仿真与实验验证 • 总结与展望
01
引言
异步电机概述
异步电机的基本结构
异步电机的分类
包括定子、转子、端盖、轴承等部分 ，其中定子和转子是电机的核心部分 。
性。
负载特性
研究异步电机在不同负载下的电压 、电流、功率因数和转速等特性变 化。
调速特性
探讨异步电机在不同转速下的电压 、电流、功率因数和转矩等特性变 化。
异步电机运行状态与转矩关系
电动状态
01
异步电机作为电动机运行时，电磁转矩与转速方向相同，驱动
负载转动。
三相异步电机直接转矩控制研究
毕 业 设 计2013 年 5 月 15日设计题目 三相异步电机直接转矩控制研究 学生姓名 学 号 20092252 专业班级 电气工程及其自动化09级—2班 指导教师 院系名称 电气与自动化工程学院目录中文摘要： (1)关键词： (1)Abstract: (2)Keywords: (3)1 绪论 (4)1.1 课题研究的背景、目的及其意义 (4)1.2 直接转矩控制算法的国内外研究现状 (6)2 直接转矩控制的理论基础 (6)2.1 三相异步电机的数学模型 (6)2.1.1三相异步电机的数学模型 (6)2.1.2电压空间矢量对定子磁链的影响 (8)2.1.3电压空间矢量对电机转矩的影响 (9)2.2 逆变器以及基本空间矢量的概念和原理 (10)3. 直接转矩控制的控制原理 (12)3.1定子磁链矢量空间位置检测 (13)3.2 定子磁链、转矩和扇区的计算 (14)3.2.1定子磁链估计 (14)3.2.2 电磁转矩估计 (18)3.3 定子磁链和电磁转矩的控制 (18)3.4磁链调节和转矩调节 (20)3.5 起动问题 (21)3.6 直接转矩控制与传统的矢量控制比较 (21)3.6.1 直接转矩控制的特点 (22)3.6.2 DTC与矢量控制的比较 (22)3.7 本章小结 (23)4. 直接转矩控制系统的仿真和性能分析 (23)4.1 关于MATLAB软件 (23)4.2 MATLAB软件简介 (24)4.3 直接转矩控制系统的Matlab／Simulink仿真 (24)4.4 直接转矩控制系统的性能优缺点分析 (26)4.5本章小结 (27)结论 (28)谢辞 (30)[参考文献] (31)三相异步电机直接转矩控制研究中文摘要：对于三相异步电机来说，直接转矩控制（DTC）是一种高性能的变频调速控制方案。
三相异步电机的直接转矩控制技术是继矢量控制技术之后发展起来的一种新型、高性能变频调速技术。
异步电机直接转矩控制系统研究(本科毕业设计)
目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章绪论 (1)1.1电机调速技术的发展概况 (1)1.2直接转矩控制技术的发展现状 (2)1.2.1直接转矩控制的现状及发展趋势 (2)1.2.2目前的热点研究问题及解决方法 (2)1.3本文所做的工作 (3)第2章直接转矩控制理论 (4)2.1概述 (4)2.2直接转矩控制的基本原理 (4)2.2.1异步电机动态数学模型 (4)2.3逆变器的输出电压状态及电压空间矢量 (6)2.3.1逆变器输出电压状态 (6)2.3.2电压空间矢量 (7)2.4电压空间矢量对电动机定子磁链和转矩的影响 (8)2.4.1异步电机的磁链观测模型 (8)2.4.2电压空间矢量对定子磁链影响 (9)2.4.3电压空间矢量对转矩的影响 (10)2.5直接转矩控制系统的基本组成 (11)2.5.1磁链滞环调节器 (12)2.5.2转矩滞环调节器 (12)2.5.3开关信号选择单元 (13)2.6低速范围内的解决方案 (13)第3章异步电机直接转矩控制系统的建模与仿真 (16)3.1仿真软件MATLAB简介 (16)3.1.1MATLAB 语言 (16)3.1.2软件构成 (16)3.2仿真模型搭建及参数设置 (18)3.3仿真结果及分析 (20)第4章系统硬件电路的设计 (21)4.1控制电路结构简介 (21)4.2DSP(TMS320LF2407A) (21)4.3 3.3V DSP与5V逻辑器件的混合接口问题 (23)4.3.1 逻辑电平不同，接口时出现的问题 (23)4.3.2 系统接口实现方法 (24)4.4转子速度的测量 (26)4.5A/D采样电路 (26)4.6主电路结构框图 (27)4.7IPM智能模块7MBP50RA120功能简述 (28)4.8主电路的保护功能 (29)4.9主电路的控制电源 (30)第5章系统控制软件的设计开发 (31)5.1系统软件总体设计 (31)5.2软件模块 (34)5.2.1初始化模块 (34)5.2.2串口通讯模块 (35)5.2.3电流采样模块 (35)5.2.4电机转速采样模块 (36)5.2.5 Pl调节模块 (37)参考文献 (38)致谢 (40)异步电机直接转矩控制系统研究摘要：本文介绍了异步电机直接转矩控制的基本原理和系统的基本构成，在此基础上，通过Matlab／Simulink建立了各个模块的仿真模型，构建了直接转矩控制仿真系统，对直接转矩控制方法的特点及其存在的问题进行了仿真分析研究，验证了直接转矩控制系统的可行性。
低速范围内的异步电动机直接转矩控制方法探究
低速范围内的异步电动机直接转矩控制方法探究【摘要】本文探讨了低速范围内异步电动机的直接转矩控制方法。
在研究背景中介绍了该领域的重要性和应用价值。
在详细概述了直接转矩控制方法及异步电动机低速控制技术，分析了传统控制方法的局限性，并提出了基于直接转矩控制的新方法。
通过实验验证和结果分析，验证了该方法的有效性和性能优势。
结论部分总结了本文的创新之处，展望了未来的研究方向，并对全文进行了总结。
通过本文的研究，为低速范围内异步电动机的控制提供了新的思路和方法，对相关领域的研究和应用具有重要的参考价值。
【关键词】异步电动机、直接转矩控制、低速范围、控制方法、实验验证、新方法、创新点、研究背景、研究意义、局限性、技术、结果分析、未来研究方向、总结。
1. 引言1.1 研究背景在现代工业领域，电动机作为驱动设备广泛应用于各种机械系统中。
而在低速范围内，尤其对于需要高精度控制的系统来说，电动机的性能表现尤为关键。
异步电动机是最常见的一种电动机类型，其在低速范围内的稳定性和精度控制一直是研究的焦点之一。
直接转矩控制方法是一种针对异步电动机在低速范围内控制效果较好的控制方法，通过该方法可以实现对电动机输出转矩的直接控制，提高系统的响应速度和控制精度。
对低速范围内异步电动机的直接转矩控制方法进行深入探究，对提高电动机的控制性能具有重要意义。
本文将围绕着异步电动机在低速范围内的直接转矩控制方法展开研究，探讨其优势和局限性，以及基于直接转矩控制的新方法的设计与实验验证。
通过本文的研究，将为提高电动机控制性能提供新的思路和方法。
1.2 研究意义通过深入研究和探索直接转矩控制方法，可以有效地改善异步电动机在低速运行时的性能表现，提高其工作效率和运行稳定性。
研究该控制方法还有助于减少电动机的能耗，降低生产成本，提高生产质量，从而推动工业生产的发展和进步。
对低速范围内的异步电动机直接转矩控制方法进行深入探究具有重要的理论和实践意义，有助于推动现代工业技术的发展与应用。
异步电动机直接转矩控制的SIMULINK仿真研究
收稿日期:2006-93-04作者简介:陈彬(1981_),男,湖北蕲春人,在读硕士,研究方向为电力电子与交流传动.文章编号:1005-0523(2007)01-0093-04异步电动机直接转矩控制的SIMULINK 仿真研究陈 彬,宋平岗,何 鑫(华东交通大学电气与电子工程学院,江西南昌330013)摘要:分析了异步电动机直接转矩控制的基本原理,介绍了一种基于SIMULINK 的异步电动机直接转矩控制系统的仿真方法.该方法包括编写S 函数来实现异步电机磁链扇区的判断和逆变器开关矢量的选择,以及利用Si mpowersystems 基本模块库来实现功率部分的仿真.实例的仿真结果表明该方法简单有效,为直接转矩控制系统的进一步研究奠定了基础.关 键 字:直接转矩控制;磁链;电压空间矢量;S 函数中图分类号:TM343 文献标识码:A0 引言异步电动机的直接转矩控制(D TC)作为一种新型的交流变频调速技术,它抛弃了矢量控制中的解耦思想,直接从定子坐标系入手,解决了矢量控制中转子磁链难于观测;系统性能受电机参数影响较大;矢量旋转变换较为复杂等缺陷.由于其简洁明了的系统结构,优良的动态性能,因此受到普遍的关注.目前对于直接转矩的研究主要集中在磁链观测模型的研究、转矩脉动的研究以及无速度传感器的研究.其仿真大多采取MATLAB 这一基本工具,普遍直接采用SI MULINK 模块搭建系统的仿真模型[1],但由于系统复杂性如磁链扇区的判断、逆变器开关表的实现,给模型的搭建带来诸多不便.而采用S 函数能使系统的仿真结构原理清晰,易于移植,可操作性强,为直接转矩的研究提供了一方便简洁的途径[2].本文以基本磁链观测模型为基础,采用两电平磁链调节器和三电平转矩调节器,结合Simpo wersystems 基本模块库和S 函数构建出异步电机的直接转矩控的仿真模型,为实现异步电机的直接转矩研究提供了新的仿真平台.1 直接转矩的基本原理直接转矩控制是建立在电压源型PWM 逆变器传动系统基础上的一种先进的标量控制技术,它是在定子坐标系下分析异步电机的数学模型,采用定子磁场定向的方案实现传动系统的转矩和磁链的直接控制.图1为异步电机直接转矩控制的原理图,将电机检测出的转速与目标转速比较,通过PI 调节器生成目标转矩指令.检测出的定子电压及电流通过磁链和转矩观测器[3]得出定子磁链观测值和实际电磁转矩,经过磁链和转矩的滞环调节,根据磁链定子磁链所在区域,不断切换逆变器的开关态使定子磁链轨迹逼近于圆形,并通过零状态电压矢量的穿插调节来改变转差频率,以控制电机的转矩及其变化率,使异步电机的转矩和磁链能同时按要求变化.图1 异步电机直接转矩控制系统原理图1.1 磁链观测和磁链区域判断异步电机的磁链观测模型主要有三种磁链模第24卷第1期2007年2月华 东 交 通 大 学 学 报Journal of East China Jiaotong Universi ty Vol.24 No.1Feb.,2007型:u-i 模型,i-n 模型和u-n 模型,由于u-i 模型结构简单[4],在计算过程中所需的电机参数是电机定子电阻,在本仿真研究中我们将采用这一数学模型,u-i 磁链模型可表示为:s = (u s-R s i s )dt s= (us -R s i s )dt(1)电磁转矩观测模型可表示为:T e =34P( s i s - s i s )(2)其中参数P 为电机的极数.定子磁链的幅值可通过下式计算出:s =2 s +2 s(3)为了合理选择逆变器开关状态以实现异步电机的近圆形旋转磁场,将定子磁链矢量的空间位置划分为S 1!!!S 6共六个扇区,如图2:图2 磁链扇区的划分磁链矢量所在的扇区的判断同电压空间矢量的扇区判断方法是一致的,都是采用坐标变换的方式通过求幅角或实轴、虚轴分量来判断,而由幅角来判断扇区的方法采取了反三角函数的形式,在实际的硬件实现中对控制系统有较高的要求,故采用通过定子磁链矢量的分量的符号及其比值来判断扇区的位置.其算法的实现较简单,判断过程如下表1所示:表1 磁链扇区的判断s >0-0.57 s / s <0.577S 1 s / s 0.577S 2 s / s <-0.577S 6 s ∀0s >0S 3s <0S 6 s =0S 1 s <0s / s <-0.577S 3-0.577 s / s <0.577S 4 s / s 0.577S 5s ∀0s >0S 1 s >0S 4 s =0S 4在SI MULI NK 仿真实现过程中,我们通过编写S -函数模块来确定磁通矢量的扇区,主程序略.1.2 磁链和转矩调节器为维持磁链幅值在允许的误差范围内波动以保证磁链的近圆形旋转,采用磁链的滞环调节从而保证了磁链的幅值的大致恒定.如磁链增加时应选择合适的定子电压矢量使定子磁链的幅值减小,磁链减小时则通过定子电压矢量的改变来增加定子磁链幅值.通常磁链调节器做成一个两电平的砰-砰控制器结构.转矩调节器的任务实际就是对转矩的直接控制,通过转矩的滞环调节,选择相应的定子电压矢量以控制定子磁链的旋转速度,从而把实际的电磁转矩控制控制在一定的容差范围内.通常转矩调节器做成一个三电平的砰-砰控制器结构.两调节器的结构如图3所示:1.3 逆变器电压矢量的选择以定子绕组轴线,在空间建立abc 三相静止坐标系,同时建立 两相静止坐标系,其中 轴与a轴重合.根据三相电压型逆变器的不同开关状态s a s b s c 可得到8个空间矢量,其中u 0、u 7为零矢量,电压空间矢量的空间位置如图2中所示.下面以定子磁链处于第2扇区时为例,介绍了电压矢量的选择原理.图3!a 磁链调节器图3!b 转矩调节器从图4中可以看出,电压矢量u 1、u 2和u 3的作用会使磁链增加;u 4、u 5和u 6的作用会使磁链减少.同样地,电压矢量u 3和u 4作用时,磁通角增大,转矩会增加;u 1和u 6作用时,磁通角减小,转矩会减少;当u 2超前定子磁链矢量时,u 2作用使磁通角增大转矩增大,u 5作用使磁通角减小转矩减小;当94华 东 交 通 大 学 学 报2007年u 2滞后定子磁链矢量时,u 2、u 5对转矩的影响与前者相反.零矢量的作用时,定子磁链静止,幅值不变,但由于转子磁链继续旋转,磁通角会变小使转矩减小[5].为保证定子磁链的近圆形运转同时使电磁转矩的容差控制在一定的范围内,根据上述分析方法,通过磁链和转矩的滞环调节器可判断出作用于逆变器的下一电压矢量[6],由此便可确定三相电压逆变器的开关状态,开关状态选择表如表2所示:图4 电压空间矢量的选择基本原理表2 逆变器开关状态选择表H 10H T10-110-1扇区1u 2u 0u 6u 3u 7u 5扇区2u 3u 7u 1u 4u 0u 6扇区3u 4u 0u 2u 5u 7u 1扇区4u 5u 7u 3u 6u 0u 2扇区5u 6u 0u 4u 1u 7u 3扇区6u 1u 7u 5u 2u 0u 4在本仿真中,通过编写S -函数来实现表2逆变器的开关状态选择,主程序略.2 系统仿真及分析根据上述分析,最终构建出笼型异步电动机的直接转矩控制仿真系统.异步电机的仿真参数:额定功率P N =2.2kw ,额定电压u N =220V ,额定频率f N =50Hz ,定子电阻R s =0.435!,定子自感L s =0.002H ,转子电阻R r =0.81!,转子电感L r =0.002H ,互感L m =69.31m H ,转动惯量J =0.005kg m 2,摩擦系数F =0,定子磁通 *s =0.8Wb ,转矩偏差∀T =0.5N m ,磁通偏差∀ =0.005Wb .仿真过程采用并行启动的方式,即电磁转矩和定子磁通同时达到参考值,为验证系统的动态响应性能,设置系统的转速指令#=100rad/s ,负载转矩在时0<t 0.3s ,T L =4N m ,03s<t 0.8s ,T L =10N m ,0.8s<t 时,T L =7N m ,加负载后系统的仿真结果如下所示:图5 磁链轨迹曲线图6 直接转矩控制系统仿真特性曲线95第1期陈彬,等:异步电动机直接转矩控制的SIMULINK 仿真研究图5,6的仿真结果表明:1,直接转矩控制系统的动态调节过程迅速.由于系统在速度环采用了PI 调节,在负载转矩发生变化时,电机的转速能迅速达到指令转速的要求.2,合理设置系统的容差,可使定子磁链的轨迹接近于圆形,同时定子电流波形接近于正弦波.3,直接转矩控制系统存在一定的转矩脉动,这与选取磁链观测模型以及系统容差有关.3 结 论异步电机的直接转矩控制系统具有动态响应速度快,性能受电机参数影响小,计算简单等优点,本文在SI MULINK中建立起异步电机的直接转矩控制的仿真模型,验证了异步电机在高速范围内的这一动态性能,对于低速范围内的仿真只需修改磁链观测模型即可,同时我们也发现如何在全速范围内建立起一个算法简单的磁链观察模型以及如何减少转矩脉动这将是今后的研究重点.这一仿真平台的建立必将为以后的交流调速系统的研究开发奠定基础.参考文献:[1]周平.交流异步电动机直接转矩控制系统的仿真建模,微特电机,2005,(5):35-38.[2]黄志武.基于simulink/s函数的直接转矩控制系统仿真研究,自动化技术与应用,2006,(4):52-56.[3]Bimal K.Bose著,王聪,等译.现代电力电子学与交流传动[M].北京:机械工业出版社,2005.[4]Stator and Rotor Flux Based Deadbeat Direct Torque Control ofInduction Machines,Barbara H.Kenny,NAS A/TM!2001-211100/REV1.[5]Andrzej M.Trzynadlowski著;李鹤轩等译,异步电动机的控制[M].北京:机械工业出版,2003.[6]李翼昆.异步电动机直接转矩控制的仿真与分析[J],控制工程,2004,(11):194-197.S imulation and Analysis on Direct Torque Control for InductionMotors Based on Simu linkC HEN Bin,SONG Ping_gang,HE Xin(East China Jiaotong University,Nanchang330013,China)Abstract:It analyses the fundament of direc t torque control(DTC),and presents a new simulated method of DTC based on simulink soft.It includes compiling S_function for estimating the flux sector of squirrel_ca ge AC machine and selec ting the switching ing simpowersystems blocks simulates the power system.The result of an exa mple simulation indicates simpleness and effectiveness of this method which establishes the fundament for next researching in D TC.Key words:DTC;flux;voltage vector;S_Function96华 东 交 通 大 学 学 报2007年。
电机直接转矩控制的研究与发展方向
电机直接转矩控制的研究与发展方向摘要：异步电机直接转矩控制技术是继矢量控制技术之后的一种具有良好的静态与动态性能的交流传动控制技术。
本文在研究了传统的直接转矩控制系统的基础上，介绍一种新型的定子磁链观测器和调节器，采用新型的电压矢量选择表代替传统的电压矢量选择表，最后叙述了直接转矩控制的发展方向。
关键词：异步电机，直接转矩控制，定子磁链观测器Research of Direct Torque Control of Asynchronous Motor Abstract: Following the V ector Control (VC) technique, Direct Torque Control (DTC) of asynchronous motor is an AC driving control technique which has high static and dynamic performance. On the basis of the study of the traditional DTC, a new stator flux observer and controller is proposed in this paper, and the traditional voltage vector selection table is replaced by a new selection table. The last, this paper describes the direction of development of Direct Torque Control.Key W ords: asynchronous motor，DTC ，stator flux observer1 异步电机调速系统控制策略发展概况异步电机相对于直流电机在结构简单、维护容易、对环境要求低以及节能和提高生产力等方面具有明显的优势，使它已经广泛运用于工农业生产、交通运输、国防以及日常生活之中。
低速范围内的异步电动机直接转矩控制方法探究
低速范围内的异步电动机直接转矩控制方法探究随着工业自动化的快速发展，电动机作为工业生产的主要动力之一，其运行稳定性和控制性能也日益受到关注。
其中，异步电动机常常被用于大型设备中，如压缩机、泵、风机等。
在这些应用场合，电动机需要保持较高的运行精度和效率，同时又必须保持良好的速度控制和转矩控制性能，以确保设备的运行质量和稳定性。
因此，研究和应用基于异步电动机的直接转矩控制方法具有重要意义，并且已经成为研究热点之一。
直接转矩控制方法是一种高级、新型的非线性电机控制方法，具有无需机械传动、转速响应时间快、动态性能好、系统简单等优点，已经成为电动机控制领域的一个热点研究方向。
通过对异步电动机进行直接转矩控制，可以优化电机的工作效率，提高输出转矩精度和响应速度，降低电机的失速和负载波动导致的转矩变化等问题，从而显著提高设备的运行稳定性和产能效率。
传统的异步电机控制方法主要是通过控制转子电流和电势滑差来实现电机的速度和转矩控制。
但是，这种方法需要对电路参数进行准确的估算和调整，操作比较繁琐，而且在负载波动较大或电网电压变化的情况下容易出现失速或扭矩波动的问题。
因此，相比于传统的控制方法，直接转矩控制方法具有更高的性能和稳定性，可以更好地适应不同的工作环境。
具体来说，直接转矩控制方法的核心思想是通过实时监测电机内部参数，尤其是转矩和电流的变化情况，来实现精确的控制和调节。
其控制过程实现方法如下：首先，需要对电机进行模型建立和参数识别，以获取电机的运动方程、电压方程和电流模型等参数。
然后，根据实时监测到的转矩和电流大小和方向信息，调节电机的电压和频率，控制电机的输出转矩和运动速度。
最后，通过对反馈信号进行计算和处理，实现闭环控制和快速响应。
总之，直接转矩控制方法具有简单、高效、稳定等众多优点。
尽管存在一些实现难度，如模型参数建立、成本较高等问题，但应用广泛的定制化控制器和先进的计算技术，这些问题可以得到有效的解决。
异步电机直接转矩控制策略研究
根据实验需求，合理布置设备的空间位置，确保 安全性和方便操作。
实验平台调试
对实验平台进行调试，确保各设备工作正常模型建立
根据异步电机的原理和特性，建立准确的数学模型， 为仿真分析提供基础。
仿真软件选择
选择适合的仿真软件，如MATLAB/Simulink等，根 据数学模型搭建仿真模型。
直接转矩控制具有结构简单、动态响 应快、对电机参数依赖少等优点。
该控制方法采用离散的电压矢量空间 模型，将异步电机视为一个非线性系 统，通过选择合适的电压矢量来快速 控制电机的转矩和速度。
直接转矩控制系统结构
01
直接转矩控制系统主要由电压源型逆变器、异步电机、速度和 位置传感器等组成。
02
电压源型逆变器负责产生异步电机所需的电压矢量，速度和位
05
控制策略改进与优化
控制算法改进
引入滑模变结构控制
通过设计滑模面和滑模控制率，使得系统在动态过程中具有更好 的鲁棒性和抗干扰性。
引入模糊逻辑控制
利用模糊逻辑的推理规则，处理不确定性和非线性问题，提高系统 的自适应性和鲁棒性。
引入神经网络控制
利用神经网络的自学习、自组织和适应性强的特点，对系统的非线 性特性进行学习和优化。
推广与应用前景
本研究为异步电机的高效控制提供了新的思路，具有广阔 的推广和应用前景，尤其在需要高动态性能和节能需求的 场合。
研究不足与展望
尽管所提控制策略取得了一定的成果，但在复杂环境 和极端条件下，仍需对算法进行进一步的优化和改进
，以增强其适应性和鲁棒性。
输入 实验标条题件限
制
由于实验条件和资源的限制，部分实验结果可能与实 际应用存在一定差距。未来研究应进一步拓展实验范 围，以验证控制策略在实际应用中的表现。
异步电机直接转矩控制课件
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硬件平台
开发或选用合适的控制器软件，实现异步电机直接转矩控制的算法和控制逻辑。
软件平台
根据直接转矩控制理论，设计合适的定子磁链和转矩估计方法，以及合适的开关表和控制算法。
在实验平台上进行控制算法的验证，通过实际运行和性能测试，评估控制算法的正确性和有效性。
算法验证
控制算法
VS
记录实验过程中的电机运行数据，如定子磁链、转矩、转速等，并进行分析。
直接转矩控制具有较快的响应速度，能够快速跟踪给定转速并保持稳定。
03
02
01
在稳态运行时，直接转矩控制能够实现较高的转速和转矩控制精度，减小稳态误差。
稳态精度
直接转矩控制能够适应不同的负载变化，保持稳定的转速和转矩输出。
负载适应性
在稳态运行时，直接转矩控制能够提高异步电机的能效，降低能耗。
能效
直接转矩控制能够实现快速的启动过程，减小启动电流和冲击。
低速范围内的异步电动机直接转矩控制方法探究
低速范围内的异步电动机直接转矩控制方法探究
异步电动机是工业领域中使用广泛的一种电机类型，其在传动力和加速度方面表现出色，已成为大型机械设备的首选驱动机。
然而，由于异步电动机的结构特点，其输出功率与电网频率（常为50Hz）成正比，随着负载变化，电动机转速对电网频率的传递也会产生波动，从而使得驱动性能下降，效率降低，甚至还会导致转子失速，可靠性大打折扣。
为了解决以上问题，需要采用适当的控制方法，提高异步电动机的性能水平。
目前，最常见的方法有频率变换法和直接转矩控制法两种。
而针对低速范围内的异步电动机，直接转矩控制法被认为是更为有效的控制手段。
直接转矩控制方法是一种基于电流控制的控制策略。
其核心思想是根据电动机的瞬时状态，即偏差量（误差量），计算出所需的控制电流，以实现对电动机的直接控制，从而实现输出瞬时转矩的目的。
具体实现过程如下：
1.采集电机状态参数（磁通、转速等）
2.计算偏差量（或误差量），即电机当前状态与期望状态之间的差值
3.根据偏差量和控制器参数获取控制电流值并施加到电动机上
4.根据控制器输出值调整偏差量，以实现电机转矩控制目的
通过以上几个步骤，我们可以实现对异步电动机的精准控制。
相比较于频率变换法，直接转矩控制法更为简单易行，适用于较低转速和精度要求较高的场合，同时也避免了频率变换法中由于信号变量的滞后性而产生的不良影响。
总之，对于低速范围内的异步电动机来说，采用直接转矩控制方法是一种可靠高效的基于电流控制策略，它可以帮助工程师们在实际应用中更好地解决电机转矩控制问题，提升设备运行效率和性能表现。
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异步电机直接转矩控制的ISR方法研究
直接转矩控制转矩脉动
1引言
目前，矢量控制（VC）和直接转矩控制（DTC）已经被人们公认为是高性能的交流变频调速技术。
矢量控制系统采用转子磁链定向，实现了定子电流转矩分量与磁链分量的解耦，可以按线性理论分别设计转速与磁链调节器（一般采用PI调节器），实行连续控制，从而获得较宽的调速范围，但系统易受转子参数变化的影响。
直接转矩控制系统则舍去比较复杂的旋转坐标变换，直接在定子静止坐标系上，计算电磁转矩和定子磁链，并用双位式bang-bang控制对转矩和磁链进行调解，受电机参数影响较小，转矩响应快，但由于bang-bang控制本身属于P控制，不可避免地产生转矩脉动，影响系统低速性能。
本文介绍的ISR（Indirekte Selbst Regelung）控制策略能有效地减小直接转矩控制中转矩的脉动，具有良好的低速性能及动、静态特性。
2异步电动机动态模型
在定子两相静止坐标系(α，β)中的异步电动机电压方程及电磁转矩方程可表示为：
uαs=Rsiαs+PΨαs(1)
uβs=Rsiβs+PΨβs(2)
(3) 其中:uαs，uβs，iαs，iβs，Ψαs，Ψβs分别是α，β坐标系下定子侧电压，电流，磁链的α，β轴分量：Rs为定子电阻；np为电机极对数；p为微分算子；为电机漏电感为常数；θ为定子磁链与转子磁链的夹角。
由式（1）、（2）式我们可以得到定子两相静止坐标系下定子磁链可表示为：
(4)
(5)
直接转矩控制的主电路图如图1所示。
图1 直接转矩控制主电路图
其中逆变器的8种开关状态对应了8组电压矢量，如表1所示[1]。
表1 电压矢量表
表2 逆变器电压矢量选择表
为了方便控制定子磁链和电磁转矩，我们把磁链空间矢量划分为6个均等的区域，划分原则是：
(6)
K为扇区号，K=1,2,3,4,5,6，如图2所示。
在每个扇区内针对磁链和转矩的不同情况选择不同的电压矢量。
图3 为bang-bang控制方案。
图2 扇区及电压矢量图
图3 bang-bang控制
3 传统的bang-bang滞环控制策略
3.1 对定子磁链的控制
由式（4）、（5）可构建出定子磁链的计算模型，从而得到定子磁链的实际值Ψs。
图4 为定子磁链滞环控制图。
图5 为电磁转矩滞环控制图。
图4 定子磁链滞环控制图
图5 电磁转矩滞环控制图
磁链滞环的输入是磁链给定值Ψs*与磁链实际值Ψs之差，输出是磁链开关信号HΨ，±ε是滞环宽度。
定义磁链误差为：ΔΨ=Ψs*-Ψs，则磁链调节器的控制方法如下：
（1）当ΔΨ≥ε时，HΨ=1，此时选择电压矢量使得|Ψs|增加。
（2）当ΔΨ≤-ε时，HΨ=-1，此时选择电压矢量使得|Ψs|减小。
3.2 对电磁转矩的控制
转矩调节器的输入是转矩给定值Te*与转矩实际值Te之差，输出开关信号HTe，容差宽度是ε，调节器采用离散的三点式调解方式，矩误差为：
ΔT= Te*- Te
则转矩调节器控制规律如下：
当ΔT≥ε时，HTe=1；
当|ΔT|≤ε时，HTe=0；
当ΔT＜-ε时，HTe=-1；
得到磁链和转矩的输出信号后我们可以按照表2选择对应的定子电压矢量。
当定子磁链和电磁转矩达到滞环上下限时，控制器调节定子电压矢量使磁链和转矩满足设定要求如图3所示。
4基于PI调节器的新型控制方案
对式（4）、（5）我们忽略定子电阻我们可以近似得到：
（7）
（8）
对(7)(8)进行变形，我们得到：
（9）
我们可以看出在忽略定子电阻压降时，单位时间内定子磁链的变化量为加在定子侧的电压矢量，即磁链的轨迹可由单位时间内的定子电压矢量决定[2][3]，如图6。
在滞环控制中，只有当转矩或磁链达到所设定的滞环宽度后，调节器才进行调解，而在新方案中定子磁链和电磁转矩的调节是以单位采样时间进行的，从而使调节更加精细，从而减小了转矩的
脉动。
此外，由于定子侧电压矢量的调节是以单位时间进行的，故逆变器的开关频率为常数，解决了传统DTC控制开关频率不固定的缺点。
用PI调节器代替滞环控制的结构如图7所示。
图6 单位时间内磁链变化
图7 定子磁链PI调节器控制
磁链调节具体的控制策略为：磁链的计算值与给定值进行比较，若PI输出大于零，则令HΨ=1此时需要增大定子磁链，直到PI输出为零，当PI输出小于零，则令HΨ=-1，此时需要减小磁链直至PI输出为零。
同理，转矩的计算值与给定值进行比较，对于转矩调节，若PI输出大于零，则令HTe=1此时需要增大电磁转矩，直到PI输出为零，当PI输出小于零，则令HTe=-1，此时需要减小磁链直至PI输出为零。
在matlab的具体实现如图8所示，转矩调节器与磁链调节器结构相同。
图8 matlab中磁链调解器
5仿真波形对比与分析
对异步电动机直接转矩bang-bang控制与PI控制进行matlab仿真比较。
在相同的采样步长下，控制过程转矩变化如图9所示，电机先以最大转矩达到设定转速，然后稳定。
在PI控制与bang-bang控制对比中我们很清楚的看到PI控制的转矩脉动要比bang-bang控制平滑的多，如图10所示。
图9 异步电机直接转矩控制的转矩波形
图10 bang-bang控制与PI控制转矩波形放大图
从图11的转速响应曲线来看，转速由10rad/s到20rad/s用时5ms，表明该系统具有良好的动静态特性。
从图12（a）与图12（b）我们可以看出，基于PI控制的电流曲线要比基于bang-bang控制的电流曲线平滑的多，这说明PI控制不仅在转矩控制上而且在电流上也优于滞环控制。
图11 异步电机直接转矩控制转速响应曲线
图12(a) PI控制的电流曲线
图12(b) bang-bang控制的电流曲线
6结束语
在系统处于空载时，采用PI调节器代替bang-bang滞环控制器能有效地减小直接转矩控制方案中转矩脉动，有效地抑制了电流谐波，具有良好的低速性能及动静态特性，便于数字实现，使直接转矩控制性能有了很大改善。
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