【正文】 ，許多學者做過不少的研究工作，使它們得到一定程度的改善，但并不能完全消除。2) 由于磁鏈計算采用了帶積分環(huán)節(jié)的電壓模型，積分初值、累積誤差和定子電阻的變化都會影響磁鏈計算的準確度。該系統(tǒng)也可用于弱磁升速，這時要設計好Ψ*s = f (w*) 函數(shù)發(fā)生程序，以確定不同轉速時的磁鏈給定值。5. 電壓空間矢量和逆變器的開關狀態(tài)的選擇根據(jù)定子磁鏈給定和反饋信號進行砰砰控制，按控制程序選取電壓空間矢量的作用順序和持續(xù)時間。 3) 由于采用了直接轉矩控制，在加減速或負載變化的動態(tài)過程中，可以獲得快速的轉矩響應，但必須注意限制過大的沖擊電流，以免損壞功率開關器件，因此實際的轉矩響應的快速性也是有限的。 2) 選擇定子磁鏈作為被控量，而不像VC系統(tǒng)中那樣選擇轉子磁鏈，這樣一來，計算磁鏈的模型可以不受轉子參數(shù)變化的影響，提高了控制系統(tǒng)的魯棒性。轉矩和磁鏈的控制器：用滯環(huán)控制器取代通常的PI調節(jié)器。4) 在轉矩內環(huán)中，磁鏈對控制對象的影響相當于一種擾動作用，因而受到轉矩內環(huán)的抑制，從而改造了轉速子系統(tǒng)，使它少受磁鏈變化的影響。2) 磁鏈給定信號由函數(shù)發(fā)生程序獲得。在它的轉速環(huán)里面，利用轉矩反饋直接控制電機的電磁轉矩，因而得名。開關表根據(jù)；以及估計器輸出的磁鏈扇區(qū)信號，選擇正確的定子電壓空間矢量，輸出控制字給Sa、Sb、Sc變器。在圖37中，定子磁鏈和電磁轉矩分別采用閉環(huán)控制，、分別為定子磁鏈模值和電磁轉矩的給定信號，作為反饋信號使用。隨著現(xiàn)代控制理論和智能控制理論的引入，涌現(xiàn)出許多基于模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡控制、非線性控制、變結構控制的直接轉矩控制系統(tǒng)，使直接轉矩控制技術得到進一步改善和提高。DTC方法實現(xiàn)磁鏈和轉矩的雙閉環(huán)控制。它采取定子磁鏈定向的方法，利用離散的兩點式控制直接對電動機的定子磁鏈和轉矩進行調節(jié)，省掉了復雜的矢量變換，其控制思想新穎，控制結構簡單，控制手段直接，信號處理的物理概念明確等優(yōu)點[14]。但因其需要復雜的矢量旋轉變換，而且電動機的機械常數(shù)低于電磁常數(shù)，所以不能迅速地響應矢量控制中的轉矩。 矢量控制的基本方程SMPMSM的電壓和磁鏈方程： （317） （318）：定子相繞組：定子相繞組電感：定子相繞組互感：轉子電角度：轉子永磁磁鏈其中：磁鏈轉矩方程: （319） （320） 直接轉矩控制直接轉矩控制技術是用空間矢量的分析方法直接在定子坐標系下計算并控制交流電機的轉矩，借助于雙位模擬調節(jié)器產(chǎn)生信號，直接對逆變器的開關狀態(tài)進行最佳控制，以獲得轉矩的高性能控制。若 三相負載的定子繞組接成星形，其輸出電壓的空間矢量Park矢量變換表達式為 （314）對于狀態(tài)“1”Sabc=001 時；可知 （315） 則: (316) 電壓空間矢量的結論：1) 逆變器六個工作電壓狀態(tài)給出了六個不同方向的電壓空間矢量。角度，6個工作電壓空間矢量的頂點構成正六邊形。 圖35 逆變器各量對應關系圖把逆變器的7個輸出電壓狀態(tài)放入空間平面內，形成7個離散的電壓空間矢量。則有8種可能的開關組合。由于與、與、與之間互為反向，即一個接通，一個斷開，所以三組開關有 種開關組合。a軸與d軸的夾角隨時間變化。 矢量控制的坐標變換1. Clarke（3s/2s）變換N3：三相繞組每相繞組匝數(shù)N2：兩相繞組每相繞組匝數(shù)圖32 Clarke（3s/2s）變換各相磁動勢為有效匝數(shù)與電流的乘積，其相關空間矢量均位于有關相的坐標軸上設磁動勢波形是正弦分布的，當三相總磁動勢與相總磁動勢與二相總磁動勢相等時，兩套繞組瞬時磁動勢在軸上的投影都應相等，因此 （31）考慮變換前后總功率不變，可得匝數(shù)比應為 （32）可得 （33）坐標系變換矩陣： （34） （35）如果三相繞組是Y形聯(lián)結不帶零線，則有于是 （36） （37）2. Park（2s/2r）變換兩個交流電流、和兩個直流電流、產(chǎn)生同樣的以同步轉速旋轉的合成磁動勢。它是凸極PMSM用的較多的一種電流控制策略。不足之處在于能夠輸出的最大轉矩較小。2. 控制控制交、直軸電流分量，保持PMSM的功率因數(shù)為1，在條件下，電機的電磁轉矩隨電流的增加呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢。其性能類似于直流電機，控制系統(tǒng)簡單，轉矩性能好，可以獲得很寬的調速范圍，適用于高性能的數(shù)控機床、機器人等場合。 當變化時產(chǎn)生偏差，PI調節(jié)器輸出設定值和實際交軸電流比較,得到偏差，用來調節(jié)實際交軸電流；如果直軸電流不為0，因為直軸電流給定值為0，產(chǎn)生直軸電流；以上兩個偏差電流和經(jīng)過PI調節(jié)器及反Park變換后為SVPWM調制算法提供兩相電壓、從而進一步調節(jié)電壓空間矢量，并通過逆變器來調節(jié)電機的轉速，然后重復上述過程，實現(xiàn)了轉速和電流的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。圖31 矢量控制原理圖1) 將電流讀取模塊測量的相電流和，經(jīng)過Clark變換將其從三相靜止坐標系變換到兩相靜止坐標系和； 2) 和與轉子位置結合，經(jīng)過Park變換從兩相靜止坐標系變換到兩相旋轉坐標系和； 3) 轉子速度/位置反饋模塊將測量的轉子角速度參考轉速行比較，并通過PI調節(jié)器產(chǎn)生交軸參考電流； 4) 交、直軸參考電流、與實際反饋的交、直軸電流、進行比較，取直軸參考電流為0。通過精密電阻或電流傳感器測量定子電流；3) 轉子速度/位置反饋模塊。 矢量控制的組成和原理1) SVPWM模塊。不足之處是按轉子磁鏈定向會受電動機參數(shù)變化的影響而失真，從而降低了系統(tǒng)的調速性能。需借助復雜的坐標變換進行矢量控制，而且對電動機參數(shù)的依賴性很大，難以保證完全解耦，使控制效果大打折扣。矢量控制的目的是改善轉矩控制性能，最終的實施是對、的控制。它的基本思想是根據(jù)直流電機和交流電機在產(chǎn)生轉矩的基本原理上的相似性，經(jīng)過一定的數(shù)學變換或坐標變換，使二者的電路方程發(fā)生聯(lián)系，然后用模擬直流電機控制方法對交流電動機進行磁場和轉矩的分別控制，力圖改善異步電動機的轉矩控制特性，使之具有和直流機相似的特點。 矢量控制高性能的交流調速系統(tǒng)需要現(xiàn)代控制理論的支持，對于交流電動機，目前使用最廣泛的當屬矢量控制方案。永磁同步電動機的動態(tài)數(shù)學模型為非線性、多變量，它含有與或的乘積項，因此要得到精確的動態(tài)控制性能，必須對和、解耦。一旦速度給定后，利用空間矢量脈寬調制轉化為期望的輸出電壓Uout進行控制，使電動機以一定的轉速運轉。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、直接轉矩控制和磁場定向控制等方案。因此可以獨立調節(jié)；交流電機的主磁場和電樞磁場互不垂直，互相影響。圖22 定子、轉子參考坐標系3 永磁同步電機控制策略任何電動機的電磁轉矩都是由主磁場和電樞磁場相互作用產(chǎn)生的。(3) 電磁轉矩為： （25） (4)電動機的運動方程: （26）式中：J為電機的轉動慣量。(1) 定子電壓方程為： （21） （22）式中：r為定子繞組電阻；p為微分算子，p=d/dt ；、為定子電流；、為定子電壓；、分別為磁鏈在d，q軸上的分量；為轉子角速度(=；為電動機極對數(shù)。在分析同步電動機的數(shù)學模型時，常采用兩相同步旋轉(d，q)坐標系和兩相靜止(α，β)坐標系。從而產(chǎn)生空載電動勢。電樞電流還會產(chǎn)生僅與定子繞組相交鏈的定子繞組漏磁通，并在定子繞組中產(chǎn)生感應漏電動勢。 永磁同步電機數(shù)學模型當永磁同步電動機的定子通入三相交流電時，三相電流在定子繞組的電阻上產(chǎn)生電壓降。4．應用范圍廣、可靠性高，在醫(yī)療器械、化工、輕紡、儀器儀表等領域均獲得應用。2．動態(tài)響應快速、轉速平穩(wěn)PMSM 與異步電動機相比，具有較低的慣性，對于一定的電動機轉矩具有較快的響應，即轉矩/慣性比高[10]。定、轉子同步，轉子鐵心沒有鐵耗，PMSM 的效率較電勵磁同步電機和異步電機要高。與傳統(tǒng)異步電機相比，永磁同步電機具有以下特點。磁鋼 定子圖21 凸裝式正弦波永磁同步電機結構圖 永磁同步電機的工作原理和特點永磁同步電機實際工作是一種交流電機，其定子運行是三相相差的交流電，而轉子則是永磁體。采用正弦波的永磁同步電動機可根據(jù)永磁體在轉子上放置的位置分為三種：一是永磁體埋在轉子內的內磁式永磁同步電動機；一是永磁體安放在轉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。這種永磁同步電動機的重要特點是直、交軸的主電感不相等。根據(jù)永磁體在轉子上的位置的不同，永磁同步電動機主要可分為：表面式和內置式。這樣就造成兩種同