本文首先综述直接转矩控制技术的研究现状,建立永磁同步电机数学模型,对传统直接转矩控制系统进行仿真分析。仿真结果表明直接转矩控制具有转矩响应速度快,对电机参数依赖性小等优点,但同时存在低速时转矩磁链脉动大、逆变器开关频率低等缺点。 针对传统直接转矩控制缺点,提出两种基于空间矢量调制技术的控制方法。第一种方法利用预测思想和转矩PI调节器控制下一周期磁链,并使其按预测的最理想方向和大小变化。第二种方法基于滑模变结构控制器控制定子磁链和转矩。本文分别对开环空间矢量调制(SVM)控制系统、基于预测思想和PI转矩调节器控制系统和基于滑模变结构控制器控制系统进行了数字仿真。仿真结果表明采用空间矢量调制的两种直接转矩控制系统磁链脉动明显减小,且大小基本相同;采用预测思想和转矩PI控制器的直接转矩控制系统转矩脉动减小2倍多,采用滑模控制器的直接转矩控制系统转矩脉动减小10倍。而且,仿真条件完全相同情况下,采用滑模变结构控制器比采用预测思想和转矩PI控制器的直接转矩控制系统对由于定子电阻参数变化所引起的磁链观测角度误差具有更强的鲁棒性。 最后设计调试了永磁电机直接转矩控制系统,包括IPM驱动和保护电路,电流电压采样电路以及转速采样电路等。基于TMS320LF2407采用汇编语言编程实现传统直接转矩控制系统,程序包括AD采样、磁链转矩计算、滞环比较、磁链区间判断以及PWM输出等。实验结果验证了传统直接转矩控制系统转矩响应速度快,但低速时磁链和转矩脉动较大。