交流永磁同步电机的直接转矩控制MATLAB仿真(3)
我国是资源大国，不仅疆土辽阔，而且各类矿产资源储备良好。在拥有丰富的磁铁矿和稀土矿的同时，还掌握了先进的永磁材料炼制技术。这为大量生产交流永磁同步电机打下了坚实的物质基础，也为未来走向更现代化、更科技化的社会做好了准备。就这样，交流永磁同步电机也开始逐渐融入到我国社会的日常生活和工业生产中。
与此同时，随着交流永磁同步电机的控制策略日益成熟，科学家们也开始研究一套全新的控制理论来运用在交流永磁同步电机的伺服驱动系统上。更准确地说，是希望能够发明一种全新的控制策略能够与交流永磁同步电机的控制系统完美地相结合。就这样，直接转矩控制技术应运而生。不同于之前的矢量控制，直接转矩控制技术的基本思想是根据交流电机的转矩要求，直接选择合适的定子电压空间矢量，实现交流电机电磁转矩的快速响应，从而直接去控制电机的转矩运行。这中间跳过了大量的坐标转换和计算过程，节约了许多的时间，同时也大大提高了工作效率。
本次毕业设计也将借助这次机会研究直接转矩控制理论的技术特点和工作原理，并着重研究该技术应用在交流永磁同步电机上的控制效果，充分了解交流永磁同步电机和直接转矩控制技术对于当今现代化科技社会的重要性，实现此次毕业设计的目的和意义，为将来踏入社会，走上工作岗位打下坚实的基础。
1.2国内外的研究现状与发展概况
1.3课题的主要内容
本次毕业设计主要是以交流永磁同步电机作为控制对象，掌握交流永磁同步电机的直接转矩控制方法，并在MATLAB平台上实现控制策略的仿真。设计过程中需要对交流永磁同步电机进行建模，并完成交流永磁同步电机直接转矩控制的仿真这两项工作。本篇论文则会对交流永磁同步电机、直接转矩控制、MATLAB语言这三块内容进行各方面的阐述。其中会涉及到交流永磁同步电机的工作原理和数学模型，还有直接转矩控制的基本原理和技术特点，逆变器与开关表，定子磁链的估计以及定子磁链与电磁转矩的控制准则等几块重要部分。同时还简要提及了交流永磁同步电机的转子结构和永磁体，矢量控制以及Simulink等几块部分。最后对仿真结果进行归纳和分析，得出本次毕业论文的最终结论。
2交流永磁同步电机
2.1永磁同步电机的分类
目前，永磁同步电机的种类繁多，分类也较为复杂，通常需要按不同条件或不同结构等方式进行系统地分类。下面介绍几种主流的分类方式：
按工作主磁场的不同，分为径向磁场式电动机和轴向磁场式电动机；按电枢绕组位置的不同，分为内转子式电动机和外转子式电动机；按供电电流波形的不同，分为矩形波永磁同步电机和正弦波永磁同步电机。
起初，PMSM都采用矩形波形式，只是用位置开关和电力电子器件代替了换向器和电刷，不过由于各方面的制约，这种电动机的转矩存在较大的波动。针对这一问题，人们又研发了带有位置传感器的逆变器驱动正弦波永磁同步电机，简称为永磁同步电机。
2.2交流永磁同步电机的转子结构和永磁体
交流永磁同步电机的转子结构，按永磁体安装形式分类，有面装式，插入式和内装式3种。
而且永磁材料的类别对电动机的结构和性能的影响很大。目前采用较多的主要有铁氧体、稀土钴和钕铁硼（统称为永磁材料）3类。
在现实中，交流永磁同步电机经常采用稀土永磁材料当作磁体。其中，瓦片式或薄片式的永磁体最为常见，经常贴在转子表面或嵌在转子的铁心中，形成典型的表面式或内置式两种转子磁路结构形式。表面式转子磁路结构又分为突出式和插入式。这种结构的永磁磁极易于实现最优化设计，能使电动机气隙磁通密度波形趋近于正弦波。凸极转子结构，即表面两个相邻的永磁磁极之间有一铁磁材料，且这种材料有着很高的磁导率。由于转子磁路结构上的不对称，使电动机产生磁阻转矩，其大小与电动机纵、横轴电感的差值成正比。这种结构的电动机功率密度较高，动态性能也有所改善。