引言

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。

1 PMSM DTC系统模型建立

1.1 PMSM数学模型

对PMSM做如下假设：

定子绕组三相对称，各相绕组轴线在空间上互差120度； 转子上没有阻尼绕组，永磁体没有阻尼作用； 忽略磁路饱和、磁滞和涡流影响，可用叠加原理进行分析； 反电势正弦，定子电流在气隙中只产生正弦分布磁势，忽略高次谐波。

得α-β坐标系下PMSM电压方程分别为：

u_d = r_si_d + L_spi_d + ω_eL_si_q

u_q = r_si_q + L_spi_q - ω_eL_si_d

移向并积分得磁链方程为：

ψ_d = L_mλ_psin(θ_e) - L_mω_eN_r*t_i_q

ψ_q = 0

得α-β坐标系下的三相稳态旋转矢量等效模型：

式中：i_qs 为定子励起流量分量；

L_qs 为定子自感参数；

N_r 为传动比；

t_isq 为励起流量。

2.2 直接转矩控制系统原理框图如图5所示，它由逆变器、三相异步或同步马达（包括但不限于永久 magnets synchronous motor, PSM）、速度测量单元、二阶PI调节器、一阶滞环比较器、高级开关表等模块组成。

3 MATLAB/Simulink仿真实现

3.1 建立Simulink模型主要包括以下几个部分：

a) 电压源逆变器输出模拟信号到三个桥臂，每个桥臂有两个开关管构成，如图6所示。

b) 采样当前时间点后的三相输入给定的PWM信号，并通过一个数字到数值(DSP)块将其转换为实时数据以供使用。

c) 定义反馈回路结构，使之包含二阶PI调节器及一阶滞环比较器。其中PI调节器用于调整速度误差，而滞环比较器用于确定合适的开关模式。

d) 开发一个基于反馈回路状态信息来更新PWM信号并驱动逆变者的算法。

4 结果与讨论

通过以上仿真过程，可以得到多种不同的工作条件下PMSMDTC系统性能指标。结果显示，在改变载荷或功率需求的情况下，该系统能够迅速且准确地提供所需的额外能量，从而保持了良好的性能。这种特性使它在各种工业应用场景中非常有吸引力，比如在工厂自动化设备或者家用产品设计方面都可以看到其潜力的运用。此外，这种方法也被证明是有效地减少了振荡现象，并且对于某些负载类型来说，它提供了更快反应时间。这进一步强调了这个方法作为未来研究方向的一个重要案例。