MATLAB基于直接转矩的异步电机调速系统仿真(6)
控制 。 因此 ， 它的控制效果不取决于电动机的数学模型是否能够简化 ， 而是取决于转矩的
实际状况。
综上所述 ， 直接转矩控制技术 ， 用空间矢量的分析方法 ， 直接在定子坐标系下计算与
控制交流电动机的转矩，采用定子磁场定向，借助于离散的两点式调节产生 PWM 信号 ， 直
接对逆变器的开关状态进行最佳控制 ， 以获得转矩的高动态性能 。 它省掉了复杂的矢量变
换与电动机数学模型的简化处理 ， 没有通常的 PWM 信号发生器 。 它的控制思想新颖 ， 控制
结构简单 ， 控制手段直接 ， 信号处理的物理概念明确 。 该控制系统的转矩响应迅速 ， 限制
在一周以内，且无超调，是一种具有高静动态性能的交流调速方法。
1.4.2 直接转矩控制的发展现状
直接转矩控制技术在德国经过 10 多年的发展，其低速性能和高速域的谐波处理，都
有明显的改善 ， 并进入实用阶段 。 目前 DTC 己经成功地应用于大功率高速电力机车 、 地铁 、
城市有轨电车的传动控制系统，例如穿越英吉利海峡的高速列车采用的就是 DTC 系统 。 德
国、日本、瑞典、美国等都投入了大量的人力、物力和资金来开发和发展此项新技术。
直接转矩控制的研究虽然已取得了很大进展，但是它在理论和实践上还不够成熟 ， 我
国对 DTC 仍处于仿真和实验阶段 ， 仍有不少控制性能问题和应用问题有待解决 。 如低速性
能差 、 脉动转矩大 、 限制了系统的调速范围 。 随着经济的发展 ， 在诸多领域里利用高性能
的交流调速逐步替代价格较高的直流调速是一个趋势 。 而直接转矩控制是高性能交流调速
技术中潜力最大的一种 ， 而且其控制方法本身非常适合全数字化实现 ， 这一点正和现在飞
速发展的电子技术相适应，所以对其进行深入的研究具有良好的现实意义。
1.5 问题的提出与解决途径
在异步电机直接转矩控制系统中电路模型采用的是空间矢量等效电路模型 ， 并且利 用
3/2 变换将三相坐标系变换为两相正交坐标系 ， 这样可得到七个电压状态 。 通过转矩调节
器来控制电压空间矢量的工作状态 ， 就能控制定子磁链空间矢量平均角速度的大小 ， 从而
控制转矩 。 选择正确的电压空间矢量 ， 可以形成吹冰边形定子磁链 。 从转矩控制的角度来开 ，
只关心转矩的大小 ， 但从电动机合理运行的角度出发 ， 我们希望磁链的幅值也不变 。 所以 ，为了得到高动态性能的转矩特性 ， 还应该使定子磁链的平均值尽可能恒定 ， 这就需要对最
初提出的直接转矩控制系统进行改进 ， 最为理想的状态是使定子磁链的轨迹为圆形 ， 并且
谐波 、 噪音以及转矩脉动尽可能减小 ， 要达到这种状态 ， 就要增加开关数量及其切换频率 。
这就对直接转矩控制提出了更高的要求。
为了提高异步电机的调速性能 、 减小转矩脉动 ， 本文采用定子磁链轨迹近似为圆形的
控制方法，也就是将定子磁链的幅值限定在一个比较小的范围里，一旦超出这个范围 ， 相
应的定子电压矢量就会改变 ， 使其回到限定的范围 。 为实现这种控制 ， 并且考虑到逆变器
能承受的开关频率 ， 可以将定子磁链的轨迹分为吹冰个扇区 ， 进行分区控制 ， 不同扇区使用
不用的定子电压切换矢量 。 转矩调节可以控制定子磁链正转 、 反转或者静止 ， 从而实现对
转矩的直接控制。