【正文】 在此，謹向趙老師表示我最崇高的敬意和最誠摯的感謝。以后我們應研究轉(zhuǎn)矩響應速度快，且能減小轉(zhuǎn)矩脈動，提高系統(tǒng)動靜態(tài)性能的新方法。 (2) 直接轉(zhuǎn)矩控制需要準確計算出定子磁鏈的幅值和相位，采用電壓模型估算定子磁鏈，當?shù)退龠\行時，由于定子電阻壓降占主要部分，使得計算結(jié)果不夠準確，影響控制系統(tǒng)的性能。由于傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)是在定子坐標系下直接計算和控制磁鏈和轉(zhuǎn)矩，借助離散的調(diào)節(jié)器產(chǎn)生 PWM 信號，直接對逆變器的開關狀態(tài)進行控制，造成了磁鏈和轉(zhuǎn)矩脈動大、電流諧波大和逆變器開關頻率不固定等缺陷。因此，從以上的分析可以看出，基于SVPWM的直接轉(zhuǎn)矩相對于傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩能夠有效的減小轉(zhuǎn)矩和磁鏈脈動、降低電流諧波，提高系統(tǒng)的低速性能。左圖為傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)仿真波形，右圖為基于SVPWM的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的仿真波形。m2。 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)基本仿真模塊 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的主要特點是不需要復雜的坐標變換，通過直接控制轉(zhuǎn)矩和磁鏈達到轉(zhuǎn)矩的快速響應。Simulink 提供了各種仿真工具，尤其是不斷擴展、內(nèi)容豐富的模塊庫為系統(tǒng)仿真提供了極大的便利。它是一種集命令翻譯、科學數(shù)值計算和圖形處理于一體的交互式軟件。 異步電動機在以WΨs 旋轉(zhuǎn)的坐標系d q下的定子電壓矢量方程式（49），WΨs 為定子磁鏈矢量Ψs相對于靜止α軸的旋轉(zhuǎn)角速度，d 軸與定子磁鏈矢量方向一致，Ψs=Ψsd+Ψsq即Ψs=Ψsd、Ψsq=0，定子電壓矢量方程式可以寫成式（410）和（411） （49） （410) (411)電磁轉(zhuǎn)矩方程式可以轉(zhuǎn)化為： (412)由式（411）和式（412）可以得到： (413) 由式（410）可知，定子電壓矢量的d 軸分量usd可以影響定子磁鏈的變化；從式（413）可見，在Ψs恒定的情況下，定子電壓矢量的q 軸分量usq可以用來產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的控制量，也就是說，在一個控制周期內(nèi)，通過PI 調(diào)節(jié)器可以得到消除磁鏈和轉(zhuǎn)矩誤差的電壓空間矢量。表 a、b、c三相在各扇區(qū)的Ta、Tb、Tc扇區(qū)號ⅠⅡⅢⅣⅤⅥa 相TaTbTcTcTbTab 相TbTaTaTbTcTcc 相TcTcTbTaTaTb(2) 基于 SVPWM 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng) 在直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中應用 SVPWM 技術，關鍵是確定需要調(diào)制的控制量。圖 空間電壓矢量調(diào)制（a) 矢量合成 （b） 開關函數(shù) 由圖 （a）和式（44）可得： （45）6個非零電壓空間矢量的幅值是相等的，即|U1|=|U2|=2/3Udc代入上式可得： （46）計算出Tx 和Ty 后，可以由T0 = Ts Tx Ty 得到T0 。表 S 值與扇區(qū)號的對應關系S123456扇區(qū)號ⅡⅥⅠⅣⅢⅤ 在每個扇區(qū)內(nèi)，都可利用兩個相鄰非零電壓矢量和作用時間的不同，來等效來合成所需要的目標電壓矢量Us*。SVPWM與正弦 PWM 調(diào)制技術（SPWM）相比，具有直流母線電壓利用率高、電機轉(zhuǎn)矩波動小、電流畸變小、開關損耗小和數(shù)字化實現(xiàn)容易等優(yōu)點。為區(qū)別六種狀態(tài)，令 N=4*C+2*B+A，則可以通過下表計算參考電壓矢量 Uref 所在的扇區(qū)。 合成矢量Uref所處扇區(qū)N的判斷 空間矢量調(diào)制的第一步是判斷由 Uα 和 Uβ所決定的空間電壓矢量所處的扇區(qū)。 SVPWM調(diào)制算法 通過以上 SVPWM 的法則推導分析可知要實現(xiàn)SVPWM信號的實時調(diào)制，首先需要知道參考電壓矢量 Uref 所在的區(qū)間位置，然后利用所在扇區(qū)的相鄰兩電壓矢量和適當?shù)牧闶噶縼砗铣蓞⒖茧妷菏噶?。圖 電壓空間向量在第Ⅰ區(qū)的合成與分解 在兩相靜止參考坐標系（α，β）中，令 Uref 和 U4 間的夾角是θ，由正弦定理可得： （37）因為 |U 4 |=|U 6|=2Udc/3 ，所以可以得到各矢量的狀態(tài)保持時間為：236。式（36）的意義是，矢量Uref在T時間內(nèi)所產(chǎn)生的積分效果值和Ux、Uy、U0分別在時間Tx、Ty、T0內(nèi)產(chǎn)生的積分效果相加總和值相同。圖 逆變電路 由于逆變器三相橋臂共有6個開關管，為了研究各相上下橋臂不同開關組合時逆變器輸出的空間電壓矢量，特定義開關函數(shù) Sx ( x = a、b、c) 為： （33） (Sa、Sb、Sc)的全部可能組合共有八個，包括6個非零矢量 Ul(001)、U2(010)、U3(011)、U4(100)、U5(101)、U6(110)、和兩個零矢量 U0(000)、U7(111)，下面以其中一種開關組合為例分析，假設Sx ( x== a、b、c)= (100)， 此時 （34）求解上述方程可得：UaN=2Ud /UbN=U d/UcN=Ud /3。逆變電路如圖 示。 綜上分析可以看出，三種磁鏈觀測模型各有其優(yōu)缺點，其中u i 模型結(jié)構(gòu)簡單，高速時觀測精度高，對電機參數(shù)的依賴僅限于定子電阻，使得系統(tǒng)魯棒性好，因此本文采用u i 模型作為定子磁鏈觀測模型，這也成為了直接轉(zhuǎn)矩控制優(yōu)勢之一。 基于定子電壓和轉(zhuǎn)速的磁鏈觀測模型（un模型） 綜合以上 u i 模型和 i n 模型的特點，可以采用將兩種磁鏈觀測模型相結(jié)合，即在全速范圍內(nèi)都適用的un模型，它是通過定子電壓和轉(zhuǎn)速來獲得定子磁鏈。 圖 定子磁鏈in模型結(jié)構(gòu)圖 與ui模型相比，in模型不受定子電阻變化的影響，但受轉(zhuǎn)子電阻、漏電感、主電感等電機參數(shù)以及電機轉(zhuǎn)速測量精度的影響，使得觀測模型的魯棒性降低，引起誤差的因素增多，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復雜度增加。但是，當轉(zhuǎn)速低于30%的額定轉(zhuǎn)速時，定子電阻上的壓降不能被忽略，導致在穩(wěn)定情況下只有誤差被積分。由于采用直接檢測方法存在著制造工藝、適用環(huán)境和技術上的問題，測量誤差較大，故在實際中多采用間接觀測的方法，即根據(jù)容易檢測的定子電壓、定子電流和轉(zhuǎn)速等物理量，建立定子磁鏈的觀測模型，實時地計算出定子磁鏈的幅值和相位常用的定子磁鏈觀測模型包括以下三種[19]。 表 電壓矢量開關選擇表 yQ TQ Sn1234561u 6 (110)u 2 (010)u3 (011)u1 (001)u 5 (101)u 4 (100)10u 7 (111)u 0 (000)u 7 (111)u 0 (000)u 7 (111)u 0 (000)1u 5 (101)u 4 (100)u 6 (110)u 2 (010)u3 (011)u1 (001)1u 2 (010)u3 (011)u1 (001)u 5 (101)u 4 (100)u 6 (110)00u 0 (000)u 7 (111)u 0 (000)u 7 (111)u 0 (000)u 7 (111)1u1 (001)u 5 (101)u 4 (100)u 6 (110)u 2 (010)u3 (011)，ψQ =1，TQ =1 行的電壓矢量超前對應扇區(qū) 60o ，該行電壓矢量既增加磁鏈又增加轉(zhuǎn)矩；ψQ =1，TQ =1 行的電壓矢量滯后對應扇區(qū) 60o ，該行電壓矢量用來增加磁鏈和減小轉(zhuǎn)矩；ψQ =0，TQ =1 行的電壓矢量超前對應扇區(qū)120o ，該行電壓矢量用來減小磁鏈和增加轉(zhuǎn)矩；ψQ =0，TQ =1 行的電壓矢量滯后對應扇區(qū)120o ，該行電壓矢量用來減小磁鏈和減小轉(zhuǎn)矩。所以制定一個最優(yōu)的選擇電壓矢量的開關表在直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中至關重要。定子磁鏈矢量扇區(qū)的劃分是在兩相靜止a b 坐標系下完成的，傳統(tǒng)的劃分方法是將三相坐標系的 a 軸與α軸重合，以 6 個電壓空間矢量為界線，每隔 60o 劃分為一個磁鏈扇區(qū)，但該方法使得在同一扇區(qū)內(nèi)同一電壓空間矢量對定子磁鏈幅值的增減效果不一致。 轉(zhuǎn)矩控制 （1）轉(zhuǎn)矩觀測器 根據(jù)已給出的定子磁鏈與轉(zhuǎn)子磁鏈矢量積表達的電磁轉(zhuǎn)矩方程式，可以得到電磁轉(zhuǎn)矩觀測器的數(shù)學模型為： （210） 轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)的作用就是實現(xiàn)對轉(zhuǎn)矩的直接控制。eψ，即定子磁鏈幅值相對于給定值所允許的波動范圍。 磁鏈控制 磁鏈控制環(huán)包括磁鏈觀測和磁鏈調(diào)節(jié)，其作用是保持定子磁鏈幅值恒定以使電機獲得良好的動態(tài)性能，并根據(jù)觀測器得到的磁鏈相位來判斷磁鏈矢量所處的扇區(qū)位置。 (3)轉(zhuǎn)矩方程 （25）式中，為電機極對數(shù)。(1) 3s/2s 變換在功率不變的條件下，三相靜止坐標系到兩相靜止坐標系的變換矩陣為： （21）(2) 2r/2s 變換 令靜止兩相坐標系中α