MATLAB交流电机直接转矩控制系统的仿真设计(4)
（2）直接转矩控制在电动汽车上的应用
近年来，世界各国纷纷投以巨资进行电动汽车的研究和开发工作，电动汽车以其节约石油资源、减少大气污染等优势，越来越受到重视。
电动汽车的驱动可以分为直流驱动系统和交流驱动系统，由于交流电机具有体积小、功率大、效率高、结构简单、易于文护等优点，同时克服了直流电机因换向器带来的不足， 故交流驱动系统正成为电动汽车的主流驱动系统。而在几种交流调速控制策略中，直接转矩控制凭借其新颖的控制思想、简单的控制结构和简明直接的控制手段等特点很快获得青睐，直接转矩控制系统的转矩响应迅速，是一种具有很高的静态和动态性能的交流调速方法。应用在电动汽车上，能够克服因复杂路况而带来的各种变化。
（3）直接转矩控制的其他应用
日本研制了1.5KW直接转矩控制变频调速装置，其转矩响应频率高达2KHz，冲击转矩可瞬时达到额定转矩的20倍，使电机从+500转到-500转/分的反转时间只有4ms。此外，德国等其他国家也竞相发展此项技术。ABB公司于1995年退出了其直接转矩控制产品ACS600，随后的ACS800、ACS1000也都应用了直接转矩控制技术。
1.2 本文的主要研究内容
本文首先介绍了交流电机变频调速的发展历程，分析并比较了直接转矩控制和矢量控制的优缺点，随后在了解和分析了不同坐标系下的异步电动机的数学模型的基础上，深入学习了直接转矩控制的基本原理，并搭建了其基本结构。针对其中的磁链观测器列出了三种观测模型，即基于定子电压和电流的磁链观测模型（u-i模型）、基于定子电流和转速的磁链观测模型（i-n模型）以及基于电压和转速的磁链观测模型（u-n模型），并对三种模型进行了具体分析和比较。根据近似圆形磁链的控制方案要求和实现的难易程度，选定了电压电流磁链观测模型。直接转矩控制系统的实现是利用MATLAB建立对应的仿真模型，根据各个模块的数学模型，建立3/2变换模块以及基于静止坐标系下的电压-电流型磁链计算模型和转矩计算模型等，并搭建了直接转矩控制系统的模型。最后在设定的不同的条件下，例如：在不同的负载和转速的情况下进行仿真，并对仿真结果进行分析比较。
2 交流电机直接转矩控制系统
最早的直接转矩控制是针对异步电动机而提出的。
2.1 异步电机的数学模型
2.1.1 异步电机三相动态数学模型
异步电机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统，其动态模型由磁链方程、电压方程、转矩方程和运动方程构成，其中磁链方程和转矩方程为代数方程，电压方程和运动方程为微分方程。