摘要：经济的迅速发展推动了国家工业化的发展，使得电动机在国家工业发展领域的占据的地位越来越重要，怎样设计出效率高又节约能源的电动机成为了焦点，永磁同步电机的各项功能都满足了这一要。对PMSM直接转矩控制系统的设计，保证了电机的动稳态响应、系统的稳定性和准确性，具有良好的现实意义。而且随着永磁材料的不断完善，进一步的促进了人们对永磁同步电机控制方法的研究。

在该设计研究中，对于永磁同步电机，我不仅对它以数学化的思想进行了归纳分析，而且我还对它的具体结构有所研究和分析。在这一系列的设计里Clark变换和Park变换自然也是在考虑范围之内。当然，研究这些离不开对直接转矩控制原理的学习和思考。但是，在经过深思熟虑之后，发现直接转矩控制系统有一个很大的问题漏洞，针对该漏洞（具体是转矩波动较大），我在此提出第二个系统方案，该系统方案简称为：SVM-DTC。

MATLAB中的Simulink是一种常用的仿真工具，在该环境里，我们将思想原理附以结构化模型进行归纳。本次设计里的传统直接转矩控制系统和SVM-DTC系统都是在这个框图设计环境里进行分析、建立模型和研究的。通过仿真验证了PMSM直接转矩控制系统和SVM-DTC系统的可行性。仿真结果表明永磁同步电机SVM-DTC系统能够有效地减小传统DTC中带来的转矩脉动。

关键词：永磁同步电机，直接转矩控制，空间电压矢量脉宽调制，MATLAB

目录

摘要

ABSTRACT

1.绪论-7

1.1课题研究背景和意义-7

1.2国内外研究现状-7

1.3PMSM的控制方法-8

1.3.1变频变压控制-8

1.3.2矢量控制概述-9

1.3.3 直接转矩控制概述-9

1.4主要内容-10

1.5论文结构-10

2.永磁同步电机概述-11

2.1PMSM的结构分类-11

2.2PMSM的数学模型-12

2.2.1 a-b-c坐标系-13

2.2.2  坐标系-14

2.2.3 d-q坐标系-15

2.3PMSM的坐标变换-17

2.3.1Clark变换-17

2.3.2Clark反变换-18

2.3.3Park变换-18

2.3.4park反变换-19

2.4本章小结-19

3. PMSM直接转矩控制系统研究-19

3.1 直接转矩控制原理-19

3.2空间电压矢量PWM控制-20

3.2.1 空间矢量-20

3.2.2磁链空间矢量与磁链圆-21

3.2.3 逆变器原理-22

3.2.4空间电压矢量的扇区划分-25

3.2.5空间电压矢量对定子磁链幅值的作用-26

3.2.6 空间电压矢量对磁通角的作用-27

3.2.7 空间电压矢量对电磁转矩的作用-28

3.2.8开关表的选择-28

3.3 PMSM直接转矩控制系统仿真-29

3.3.1永磁同步电机参数设置-29

3.3.2坐标变换建模-32

3.3.3磁链计算模块-33

3.3.4转速环PI调节器-34

3.3.5开关表计算模块-34

3.3.6仿真分析-35

3.4本章小结-39

4.基于SVM-DTC的PMSM控制研究-39

4.1 SVM-DTC控制原理-39

4.1.1 SVM-DTC控制原理-39

4.1.2 SVM-DTC转矩控制分析-40

4.2 SVPWM算法的合成原理及实现-41

4.2.1SVPWM算法的合成原理-41

4.2.2参考电压矢量的扇区判断-42

4.2.3非零矢量和零矢量作用时间的计算-43

4.2.4扇区矢量切换点的确定-44

4.3PMSM  SVM-DTC系统仿真-45

4.4.1 磁链和转矩观测模块-45

4.4.2 参考电压矢量生成模块-46

4.4.3 空间电压矢量调制模块-47

4.4.4仿真分析-47

4.5 传统DTC与SVM-DTC的对比-50

4.6本章小结-50

结论-51

致谢-52

参考文献-53