1. 2  电机的控制策略

随着电力电子技术和微处理器控制技术的发展，现在主流的电机控制策略有矢量控制和直接转矩控制两种。矢量控制的基本思想是对电机参数进行解耦，分别对磁链和电流进行独立的控制。具体实现方式是按转子磁链定向，将定子电流分解为两个分量，一个是与转子同向的分量，即励磁分量；另一个是与转子正交的分量，即转矩分量。然后对这两个分量分别加以控制，以达到控制电机转速的目的。实质上，矢量控制是将复杂的交流电机控制转化为对直流电机的控制。

矢量控制技术之后，又发展起来了一种高性能交流电机控制策略，即直接转矩控制，简称DTC(Direct Torque Contro1)。直接转矩控制理论是由美国学者A．B．Plunkett1977年在IEEE杂志上首次提出的，1985年由德国鲁尔大学Depenbrock教授在此基础上提出了基于六边形磁链轨迹的直接转矩控制理论[6]，1986年日本Tankahashi教授提出了基于圆形磁链轨迹的直接转矩控制理论[7]，在1987年又把直接转矩控制成功应用到弱磁调速范围。转矩动态响应快、鲁棒性强、控制结构简单是直接转矩控制的主要优点。

直接转矩控制技术刚出现不久，就以新颖的思想、简单的结构、直接的控制手段和优良的动静态特性而得到广泛的应用，并迅速发展。目前，在电气传动和电机调速上就成功应用了直接转矩控制技术。直接转矩控制放弃了矢量控制中解耦的思想，没有通过控制定子电流、定子磁链等变量去间接控制电机，而是通过直接控制电机的转矩来控制其转速。它并没有像矢量控制那样，用转子磁链作为参考系，而是把定子磁链作为参考系，这样定子磁链仅仅只由定子电阻确定，大大弱化了电机运行状态改变时对控制策略的影响。确定了参考系后，只需测定定子的电压和电流，就能通过空间矢量理论去计算电磁转矩和定子磁链。通过给定转矩和实际转矩以及给定磁链和实际磁链的误差，去选择合适的电压空间矢量进行控制。因此直接转矩控制没有了旋转时对各个变量的影响，大大减小了运算量，减弱了对电机参数的依赖性，拥有较强干扰能力。

传统的直接转矩控制系统并不是十全十美的，存在低速转矩响应慢、动态性能不足等缺点。目前该领域的研究及未来的发展方向主要集中在：转子位置的精确观测、改进空间电压矢量开关表、在传统直接转矩控制中引入神经网络和模糊控制等方面[8]。

1. 3  本文的研究内容

本文的目标是在研究永磁同步发电机直接转矩控制的原理和控制策略的基础上，在MATLAB/Simulink仿真环境下实现直接转矩控制，具体包含以下几个方面：

第一章引言部分，介绍了风力发电的背景和现状，以及电机的控制策略。

第二章永磁同步发电机模型，介绍了永磁同步电机的结构和数学模型，推导了dq轴坐标系和αβ轴坐标系下的电压、磁链和转矩表达式。

第三章永磁同步发电机直接转矩控制技术研究，详细地对直接转矩控制原理进行了推导，并在此基础上介绍了该控制系统的建构，对电压电流的变换以及磁链和转矩的滞环比较也进行了详尽的描述，随后本章针对永磁同步发电机直接转矩控制系统进行细致的介绍。

第四章永磁同步发电机直接转矩控制系统的建模与仿真，建立了永磁同步发电机直接转矩控制系统模型，并进行了仿真，仿真所得到的结果与理论分析相符，验证了直接转矩控制转矩动态响应快、控制结构简单等优点。

结论部分结合本文直接转矩控制的仿真结果，对直接转矩控制技术的可行性和优点进行了分析，并对本文尚未展开的工作进行简要介绍。