1。4。1 低速区定子磁链的补偿及其他问题

在U-I模型中，定子磁链是通过对反向电动势进行对应的积分计算得到的，计算时唯一需要的电机参数是定子电阻，而不需要电机的转速，此方案显而易见的优点是仅需要电机的定子电阻Rs，而且计算简单。但是单纯的积分计算会使得误差也会随着时间不断累积，尤其是电机转速低于额定转速的30%的时候，这种问题会更加突出。在低速区，定子电阻发生变换会引发很多其他问题，例如定子电流和磁链的不稳定。这种情况下一般有两种解决方案，其一是在低速区对定子磁链Rs进行补偿；通过坐标变换，这样表达式中便不再有Rs。从最后效果上看，变量Rr的影响代替了原来的Rs，因此并没有从根本上解决这个问题。其二是在转矩比较器的输入端再加入一个方波信号，这种做法被证实是有效的[9]。

类似地低速时存在的障碍还包括转矩脉动过大、死区效应和开关频率这些问题。

1。4。2 转速的辨识

直接转矩控制有多种磁链模型可供选择，一般为了使得系统结构更加简单，会选用U-I模型以省却测量转速这个步骤。但实际使用中发现其对于转速的控制在某些情况下达不到要求，因此往往还是需要增加一个转速闭环来辅助调速。这就不可避免地需要检测电机转子的角速度。过去大部分是通过加入光电传感器来测量转速，这样的做法成本高且光电传感器的测量精度和反馈速度都受到限制，这对于要求快速响应的电机是不利的。现有方案一般是从Ψs、Ψr、ωr的关系入手，用公式估算出大致的转速信息。这样仅需要定子电压和电流两个测量就可以计算转速。大量实验表明，转速估计值与实际值相当接近，即使低速时，误差也是处在可接受的范围内，但其会随电机参数变化而变化。

1。5 论文主要内容和安排

本篇本科毕业设计论文主要是考虑当异步电动机使用直接转矩控制系统的时候，如何能获得较好的动态特性。本文采用当下成熟的转矩和定子磁链控制方法来分析和实现电动机直接转矩控制系统。并用MATLAB软件中的SIMUILNK进行了多次的仿真实现，得出了关于将直接转矩控制可以得到较理想的动态响应效果的结论，证明此仿真实验具有很高的实用价值。

本论文后面的四章内容分别为:第二章介绍了异步电机的数学模型和空间电压矢量的形成；第三章介绍了磁链幅值估算模型的选择以及如何对开关状态进行选择；第四章介绍了相关的仿真软件并设计出了异步电机直接转矩控制系统的仿真模型以及最后的仿真结果。文献综述

2  异步电机直接转矩控制系统的基本概念

2。1 异步电机的数学模型

为了达到预期的目标，首先要完成的是研究异步电动机动态数学模型。众所周知异步电动机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统，在分析多变量的数学模型的时候，为了更加简便易懂，我们要作出一些假设[2]：

（1）忽略谐波；

（2）不考虑磁路饱和的情况，各绕组的自感和互感都不变；

（3）忽略铁心损耗；

（4）气隙均匀；

使用矢量推导的数学分析方法推理分析，可以使得问题得到简化。该等效电路是在正交定子坐标系（α-β坐标系）上描述异步电机的。异步电机的空间矢量的等效电路图见图2。1。

图 2。1 异步电动机空间矢量等效电路图

各物理量定义如下：

Us ——定子电压空间矢量；