永磁同步电机在社会应用中的直接转矩控制模型与仿真研究
永磁同步电机的直接转矩控制模型与仿真研究
随着电力电子技术、微型计算机技术、稀土永磁材料和控制理论的飞速发展，PMSM（Permanent Magnet Synchronous Motor）具有体积小、重量轻、效率高、转动惯量小、可靠性高等优点已获得越来越广泛的应用。将DTC（Direct Torque Control）策略应用于PMSM控制中，以提高电机的快速转矩响应，成为研究者关注的课题。
为了解决在教学过程中永磁同步电机DTC理论不易理解，建模困难等问题，本文详细介绍了PMSM DTC系统各个环节的MATLAB/Simulink建模方法。在αβ坐标系下的数学模型，将采样到的三相定子电流、电压通过坐标变换送入磁链估算和转矩估算模型，并结合电机转子位置，合理选择逆变器开关矢量，以达到调速目的。在改变转速和突加负载的情况下对系统进行仿真，结果表明，该系统具有很好的转速、高频扭矩响应，从而验证了该模型有效性，同时也为PMSM DTC软硬件设计提供了理论基础。
永磁同步电机直接转矩控制
1.1 永磁同步电机数学模型
假设：定子绕组三相对称，每相绕组轴线在空间上互差120°；无阻尼绕组，无阻尼作用；忽略饱和影响，可用叠加原理分析；反-electromotive force正弦分布。
得到α-β坐标系下PMSM 电压方程及相关公式。
1.2 直接轉矩控制系統
系统框图展示逆变器、三相交流電動機、二次回路計算、三次回路採樣與處理等部分組成。
1.3 電壓矢量
三相電壓型逆變器結構簡圖展示六個開關管組成a,b,c三個橋臂，並表示每個橋臂開關狀態。
系統Simulink仿真組建
坐標轉換：通過3/2變換將三相電流轉換為α-β軸上的兩相電流以進行計算。
PI調節器: 與速度環相關聯，用於調整給定的轉數誤差信號。
本文利用Simulink對PMSMDTC系統進行詳細描述，为教育领域中的数字化学习提供实用的工具。