【正文】 該控 制算法徹底避免了傳統(tǒng) DTC控制以及 SVM控制策略中磁鏈工作扇區(qū)的判別以及矢量合成等復(fù)雜的數(shù)據(jù)和邏輯計算 ， 特別適合于數(shù)字 PWM控制器件 ， 可以直接用于 DSP、 FPGA等控制平臺 。以 和 分別作為轉(zhuǎn)矩和定子磁鏈的給定值， te、ψ s 分別為利用α β坐標系的電壓和電流估算得的轉(zhuǎn)矩和磁鏈實際值，在調(diào)速系統(tǒng)中 可作為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出 ， 與實際轉(zhuǎn)矩比較后經(jīng)轉(zhuǎn)矩滯環(huán)控制器輸出轉(zhuǎn)矩增減信號。進入穩(wěn)態(tài)后，轉(zhuǎn)矩給定值與實際值之差落在轉(zhuǎn)矩控制器的滯環(huán)內(nèi)，轉(zhuǎn)速平均值也穩(wěn)定為同步轉(zhuǎn)速。 將式 (8)的定子磁鏈增量 dψ s分解到α β軸系的兩坐標軸上 , s in ( ) s in ( )s in ( ) c o s ( )s s s s s s ss s s s s s sd u t u td u t u t????? ? ?? ? ?? ? ????? ?? （ 10） 再利用 Clarke逆變換 ， 將式 (10)映射到定子三相坐標系 A、 B、 C軸系上 ， 把定子磁鏈增量 sd? 分配到三相繞組 ， 如： s i n( )sin3sin3ABCsAsB s s s s sCssdtd u t u t?????????????? ? ? ?????? ? ? ?? ? ???? ? ? ?????? ? ? ?? ? ? ????????????? （ 11） 定子合成磁鏈矢量的增量在各相繞組上的分量惟一地由參考電壓在該繞組上的作用時間決定 ， 參考電壓在各相繞組上的作用時間是定子合成磁鏈矢量 s? 空間位置角 s?的函數(shù) ， 如 ： 永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的設(shè)計 20 si n( )si n3si n3ABCsss s s ss s sttt t utt???? ????????? ? ? ? ????? ????? ? ? ????? ? （ 12） 其中 s? 為定子合成磁鏈矢量相對于 A相繞組 (? 軸 )的空間角位移 。 為了獲得盡可能小的轉(zhuǎn)矩脈動 ， 定子的合成磁鏈空間矢量最好采圓形軌跡 ， 參考磁鏈的幅值 |ψ 3s|為常量 ， 如圖 32 所示 永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的設(shè)計 18 圖 32 轉(zhuǎn)矩增量與定子電壓空間矢量關(guān)系 定子磁鏈控制 在永磁同步電機中施加零電壓矢量時，定子磁鏈停止轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)矩幾乎維持恒定。先推導(dǎo)轉(zhuǎn)矩角與電機電磁轉(zhuǎn)矩的數(shù)學(xué)關(guān)系。 上述永磁同步電動機的各種控制策略各有優(yōu)缺點，實際應(yīng)用中應(yīng)當根據(jù)性能要求采用與之相適應(yīng)的控制策略，以獲得最佳性能。若能控制 id恒為 0，則可簡化永磁同步電動機的狀態(tài)方程式 。針對矢量控制的這一缺點，德國學(xué)者 Depenbrock于上世紀 80年代提出了一種具有快速轉(zhuǎn)矩響應(yīng)特性的控制方案，即直接轉(zhuǎn)矩控制 (DTC)。因此，對其進行深入研究。經(jīng)過長期研究，目前的交流電機控制有恒壓頻比控制、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等方案。 其中 d? 、 q? 、 dU 、 qU 、 di 、 qi 、 dL 、 qL 分別是定子繞組 d 、 q 軸的磁鏈、電壓、電流和電感， sU 、 s? 、 sR 為定子端電壓、磁鏈和定子繞組電阻； r? 為轉(zhuǎn)子磁鏈在定子側(cè)的耦合磁鏈； 、 r? 為電機極對數(shù)、電磁轉(zhuǎn)矩和角頻率， p 為微分算子 dtd/ 。 在以上假設(shè)的基礎(chǔ)上，建立 PMSM 在不同坐標系下的數(shù)學(xué)模型。 對式 （ ） 兩邊都左乘以變換陣 的逆矩陣，得 ???????????? ?????????????? ???????? ? ???? ?? ???? ?? iiiiii qd c oss i n s i nc osc oss i n s i nc os 1 () 則兩相靜止坐標系變換到兩相旋轉(zhuǎn)坐標系的變換陣是 : ???????? ?? ?? c oss in s inc os2/2 rsC () 電壓和磁鏈的旋轉(zhuǎn)變換陣也與電流（磁動勢）旋轉(zhuǎn)變換陣相同。 兩相定子坐標系與兩相旋轉(zhuǎn)坐標系變換 (2s2r) 圖 是兩相坐標系到兩相旋轉(zhuǎn)坐標系的變換，簡稱 2s2r 變換，其中 s 表示靜止，r 表示旋轉(zhuǎn)。因此可以將兩相坐標系代替三相定子坐標系進行分析，從而達到簡化運算的目的。 采用正弦波的永磁同步電動機可根據(jù)永磁體在轉(zhuǎn)子上放置的位置分為三種：一是永磁體埋在轉(zhuǎn)子內(nèi)的內(nèi)磁式永磁同步電動機；一是永磁體安放在轉(zhuǎn)子表面的外磁式永磁同步電動機；第三種是永磁體嵌入或部分嵌入的嵌入式永磁同步電動機。 永磁同步電機的分類和結(jié)構(gòu) 永磁同步電動機的轉(zhuǎn)子磁鋼的幾何形狀不同，使得轉(zhuǎn)子磁場在空間的分布可分為正弦波和梯形波兩種。如某安裝于轎廂和井壁間隙的永磁同步電動機，轉(zhuǎn)子采用 60極結(jié)構(gòu)，顯著縮短了定子線圈端部長度，實現(xiàn)無機房電梯。例如為油田抽油機設(shè)計的具有異步起動能力的永磁同步電動機，起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)可達 上，效率可達 94％，功率因數(shù) 可達 ，既滿足了負載動態(tài)時大轉(zhuǎn)矩的要求，還具有很高的節(jié)能效果。充分發(fā)揮我國稀土資源豐富的優(yōu)勢，大力研究和推廣應(yīng)用以稀土永磁電機為代表的各種永磁電機，對 我國國防、工農(nóng)業(yè)、航空事業(yè)的發(fā)展及綜合實力的提升 具有重要的理論意義和實用價值。 電動機及其驅(qū)動系統(tǒng)的耗電量約占工業(yè)用電總量的三分之二左右 , 2021年國際電工委員會 IEC制定了 IEC60034 30電動機新標準 , 其目的在于淘汰低效率電動機 , 開發(fā)與應(yīng)用高效率和超高效率電動機 , 美國在 NEMA 高效電機的基礎(chǔ)上又制定了新 NEMA 高效標準 , 把效率指標再提高 2% 3% , 在我國 十一五 !規(guī)劃的節(jié)能工程中涉及到更新和淘汰低效率電動機及高耗電設(shè)備 , 推廣高效節(jié)能電動機、稀土永磁電動機、高效傳動系統(tǒng)等 , 所以開發(fā)高效節(jié)能稀土永磁電動機具有實際工程應(yīng)用的意義。 motordirect torque controlspace。 第 1 章 概述 ....................................................................................................................... 1 永磁同步電動機的發(fā)展前景 ................................................................................. 1 調(diào)速永磁同步電動機的研究現(xiàn)狀 .......................................................................... 2 永磁電機發(fā)展機遇 ................................................................................................. 2 第 2 章 永磁同步電動機的數(shù)學(xué)模型 ............................................................................... 4 永磁同步電機的分類和結(jié)構(gòu) ................................................................................. 4 永磁同步電機數(shù)學(xué)模型的建立 ............................................................................. 4 坐標系的定義 ............................................................................................... 4 三相定子坐標系與兩相定子坐標系變換 (3s2s) ........................................ 6 兩相定子坐標系與兩相旋轉(zhuǎn)坐標系變換 (2s2r) ........................................ 7 兩相定子坐標系與兩相轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)坐標系的變換（ 2t2s） ................................. 8 永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型 ..................................................................................... 8 永磁同步電機在 ABC 坐標系上的數(shù)學(xué)模型 ............................................. 9 永磁同步電機在坐標系上的數(shù)學(xué)模型 ..................................................... 10 永磁同步電機在 dq 坐標系上的數(shù)學(xué)模型 ................................................ 10 本章小結(jié) ................................................................................................................ 11 第 3 章 調(diào)速永磁同步電動機運行與控制原理 ............................................................. 14 調(diào)速永磁同步電機的控制方法 ............................................................................ 14 恒壓頻比控制 .............................................................................................. 14 矢量控制 ..................................................................................................... 14 直接轉(zhuǎn)矩控制 ............................................................................................. 14 解耦控制 ..................................................................................................... 15 直接轉(zhuǎn)矩控制 ........................................................................................................ 16 直接轉(zhuǎn)矩控制原理 ..................................................................................... 16 永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的實現(xiàn) .................................................. 17 永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制的系統(tǒng) .......................................................... 20 本章小結(jié) ............................................................................................................... 22 第 4 章調(diào)速永磁同步電機的設(shè)計特點及思路 ................................................................. 23 設(shè)計特點 ................................................................................................................ 23 設(shè)計思路 ............................................................................................................... 23 主要尺寸選擇 ...........................................