MATLAB永磁同步电机直接转矩控制的仿真研究(2)
不同类型电动机的运行特性不同，因而他们分别适用于不同的应用场合。在20世纪70年代以前，由于交流电动机调速性能又无法与直流电动机调速系统相比，因而一直存在这样的格局：直流电动机在电气牵引、生产加工等调速领域内占据霸主地位；交流电动机通常用于基本上无需调速的场合，例如各种风机、水力发电等。但是交流电动机自身优点众多，同时单机的速度与功率都可以做的很大，所以当交流电机现代调速理论、电力电子技术、微型处理器及微型控制器技术发展起来后，从20世纪后期20~30年到目前经历了一个电气传动交流化的风潮。目前，交流电气传动已经占据统治地位，并将在更多场合中进一步取代直流电气传动。
其中电动汽车用电机驱动系统是电动汽车的关键技术，决定着电动汽车整车性能的优劣。受车辆空间限制和使用条件的约束，电动汽车用电机要求电机具有高功率密度、高转矩密度、高效率、宽调速范围、低转矩脉动和低噪声等特性。与直流电机、感应电机和开关磁阻电机等相比，永磁同步电机非常适合用于电动汽车电机驱动系统，并得到了广泛应用。以电动客车为例，它对调速性能有较高的要求。早期的电动客车采用直流传动系统。当交流电动机矢量控制系统发展起来后，采用磁场定向矢量控制技术的交流异步电动机调速系统具有了良好的调速性能。加之电动机本身的优点，因而迅速地在电动客车上取得了应用。而目前交流永磁电动机有更高的效率、更大的功率体积比，所以采用高性能控制技术的交流永磁电动机在客车上的应用成为近年来该领域内的研究热点之一。
1.2直接转矩控制技术的现状和发展
1.2.1电力电子器件的发展
20世纪80年代开始，电力电子技术得到了飞速的发展，很好地解决了交流电机调速难的问题。主要包括门极可关断晶闸管GTO、电力场效应管MOSFET和电力双极性晶体管BJT这些全控型器件。它们的优点主要有以下两个方面：通过对门极发出一个信号，就能简单快捷地控制电路的通断；开关频率高，因此开关损耗小。到了80年代后期，以绝缘栅极双极型晶体管IGBT为代表的复合型器件得到了迅猛的发展。绝缘栅双极型晶体管IGBT是由BJT和MOSFET复合而成的。它很好地融合了两者的优点，如耐压高，载流量大，开关频率高等。所以，它已经成为了当今比较主流的电力电子器件。在电力电子器件发展的同时, 与之相应的PWM控制技术也得到了飞速的发展。各国学者不仅对传统的PWM进行革新，也不断地提出一些全新的控制策略。
PWM（Pulse Width Modulation）即脉冲宽度调制，主要通过对一系列脉冲的宽度进行调制，从而得到理想的输出波形。它在逆变、整流、直流斩波、交-交控制中起到了重要的作用，使电路的控制精度大幅提高。传统的PWM控制技术主要是靠载波信号和调制信号相比较，确认交点，从而起到调节的作用。
由于永磁同步电机的控制技术愈见成熟，近年来出现了一种新的控制策略——直接转矩控制（DTC）。直接转矩控制由德国鲁尔大学的Depenbrock教授和日本的Takahashi教授于1985年提出。该控制方案摒弃了矢量控制中解耦的控制思想及电流反馈环节，采取定子磁链定向的方法，利用离散的两点式控制直接对电动机的定子磁链和转矩进行调节，具有结构简单，转矩响应快等优点。1997年L Zhong等人对DTC算法进行改造，将其用于永磁同步电动机控制，目前已有相关的仿真和实验研究。直接转矩控制实现磁链和转矩的双闭环控制。在得到电动机的磁链和转矩值后，即可对永磁同步电动机进行直接转矩控制。