第1章 绪论 1
1.1 直接转矩控制技术的产生 1
1.2 直接转矩控制策略的两种基本形式 2
1.3 直接转矩控制的主要特点 3
1.4 低转矩脉动型交流电动机直接转矩控制 4
1.4.1 基于最优开关矢量表查询方式的直接转矩控制 4
1.4.2 基于空间电压矢量的连续调制型直接转矩控制 7
1.4.3 现代控制理论与空间电压矢量调制的结合 10
1.4.4 多相电动机的直接转矩控制 12
1.5 同步电动机无位置速度传感器运行及初始转子位置估计 13
1.5.1 同步电动机无位置速度传感器方式运行 13
1.5.2 同步电动机初始转子位置估计方法 15
参考文献 17
第2章 交流电动机的数学模型 27
2.1 概述 27
2.2 交流电动机的综合矢量概念 27
2.3 交流电动机中常用的坐标系及其变换 30
2.3.1 αβ0坐标系 30
2.3.2 dq0坐标系 31
2.4 异步电动机的数学模型 33
2.4.1 异步电动机的基本电磁关系式 33
2.4.2 电动机输入功率 38
2.4.3 电动机的电磁转矩 38
2.4.4 异步电动机的数学模型 39
2.5 同步电动机的数学模型 45
2.5.1 静止坐标系中的数学模型 45
2.5.2 dq0坐标系同步电动机的数学模型 49
参考文献 52
第3章 直接转矩控制系统中常用电力电子功率变换器 53
3.1 概述 53
3.2 交-直-交电压型逆变器 54
3.2.1 电路构成及基本工作原理 54
3.2.2 电压矢量 57
3.3 三电平逆变器 59
3.3.1 三电平逆变器工作原理 59
3.3.2 逆变器工作模式切换 62
3.3.3 逆变器输出电压波形 63
3.3.4 逆变器输出电压矢量 65
3.4 矩阵式变换器 67
3.4.1 矩阵式变换器的基本拓扑及开关组合 67
3.4.2 矩阵式变换器的双向开关构成 70
3.4.3 矩阵式变换器实际电路结构 71
参考文献 72
第4章 异步电动机直接转矩控制 73
4.1 概述 73
4.2 转矩控制本质 73
4.3 DSC基本原理 77
4.3.1 六边形定子磁链轨迹控制 77
4.3.2 电压矢量对转矩的控制 79
4.3.3 电压矢量的正确选择 80
4.3.4 DSC系统的基本结构 82
4.4 DSC系统的基本组成 83
4.4.1 磁链自控制 84
4.4.2 转矩调节 90
4.4.3 磁链调节 98
4.5 DSC低速范围内的调节方案 101
4.5.1 区段的电压状态选择 101
4.5.2 低速范围内转矩与磁链调节的协调 104
4.5.3 使用-120°电压矢量的磁链调节 106
4.6 弱磁范围内的控制策略 107
4.6.1 恒磁通控制问题 107
4.6.2 弱磁调节特性 108
4.6.3 弱磁范围内转矩调节方法 109
4.6.4 弱磁功能实现 110
4.7 定子磁链观测 112
4.7.1 u-i模型 112
4.7.2 i-n模型 113
4.7.3 u-n模型 114
4.8 无速度传感器技术 115
4.8.1 转差角频率计算法 115
4.8.2 模型参考自适应系统（MRAS） 116
4.8.3 转速自适应磁链观测器法 117
4.8.4 扩展卡尔曼滤波器法 119
4.9 DSC系统建模仿真研究 122
4.9.1 系统建模研究 122
4.9.2 系统仿真研究 133
4.10 圆形磁链轨迹DTC系统简介 135
参考文献 137
第5章 电励磁同步电动机直接转矩控制技术 139
5.1 概述 139
5.1.1 研究的背景及意义 139
5.1.2 同步电动机结构的特殊性 140
5.1.3 几种常见电励磁同步电动机传动系统 141
5.2 直接转矩控制基本理论及控制方案 145
5.2.1 转矩控制原理 145
5.2.2 电压矢量的应用 149
5.2.3 基本DTC系统的仿真研究 152
5.2.4 基本DTC系统的实验验证 156
5.3 阻尼绕组对直接转矩控制电励磁同步电动机动态行为的影响 157
5.3.1 电磁转矩分析 157
5.3.2 阻尼绕组对直接转矩控制动态性能影响的仿真 163
5.3.3 交轴阻尼绕组设计简介 165
5.3.4 交轴阻尼电励磁同步电动机DTC原理讨论 165
5.4 ESM DTC弱磁控制原理及转子励磁电流控制策略的研究 168
5.4.1 ESM DTC系统弱磁控制原理 169
5.4.2 转子励磁电流控制策略研究 171
5.4.3 系统仿真研究 178
5.4.4 实验论证 179
5.4.5 弱磁恒功率区转矩动态响应特性仿真 182
5.4.6 进一步提高转子励磁电流控制稳定性方案 183
5.5 ESM DTC系统低转矩磁链脉动的研究 184
5.5.1 空间电压矢量调制原理 185
5.5.2 电励磁同步电动机SVM-DTC系统研究 190
5.6 ESM初始转子位置估计及无位置传感器技术研究 198
5.6.1 初始转子位置估计原理 199
5.6.2 转子励磁电流的产生 204
5.6.3 实验研究 204
5.6.4 电动机电阻变化对估计结果的影响 208
5.7 ESM DTC稳定性控制 210
5.7.1 间接转矩角控制 210
5.7.2 直接转矩角控制 212
5.8 定子磁链观测 213
5.8.1 饱和反馈的改进积分器（改进积分器1） 213
5.8.2 幅值限定的改进积分器（改进积分器2） 214
5.8.3 自适应积分器（改进积分器3） 216
5.8.4 可编程的级联低通滤波器（PCLPF） 217
参考文献 219
第6章 永磁同步电动机直接转矩控制技术 221
6.1 概述 221
6.2 永磁同步电动机直接转矩控制原理 221
6.2.1 永磁同步电动机转矩控制原理 221
6.2.2 仿真实验结果 225
6.3 每安培最大转矩控制策略 230
6.4 PMSM DTC弱磁控制 234
6.4.1 弱磁问题的提出及永磁体的退磁特性 234
6.4.2 PMSM DTC弱磁特性 236
6.4.3 PMSM DTC弱磁控制实现 238
6.4.4 PMSM DTC弱磁控制仿真实验 243
6.5 PMSM DTC滑模变结构控制策略 248
6.6 无阻尼绕组同步电动机SVM-DTC系统中转矩调节器研究 254
6.6.1 无阻尼绕组同步电动机的DTC原理及SVM-DTC系统构成 254
6.6.2 转矩PI调节器参数设计 256
6.6.3 仿真研究 257
6.6.4 实验论证 260
6.7 转子初始位置观测技术 262
参考文献 265
第7章 直接转矩控制硬件及软件系统设计 266
7.1 概述 266
7.2 直接转矩控制硬件系统设计 269
7.2.1 硬件系统简介 269
7.2.2 辅助电源 271
7.2.3 A/D采样调理电路 274
7.2.4 PWM通道设计 275
7.2.5 逻辑保护译码设计 277
7.3 直接转矩控制软件系统设计 280
7.3.1 考虑死区效应时定子磁链估计 280
7.3.2 直接转矩控制系统软件设计 283
参考文献 295
第8章 基于新型变换器供电的DTC系统 296
8.1 概述 296
8.2 基于多电平逆变器供电同步电动机的SVM-DTC方案研究 296
8.2.1 两电平逆变器与多电平逆变器输出电压矢量特性比较 296
8.2.2 基于多电平逆变器的空间电压矢量调制原理 297
8.2.3 多电平SVM-DTC系统仿真 300
8.3 基于矩阵式变换器供电的ESM基本DTC研究 303
8.3.1 基于矩阵变换器直接转矩控制原理 303
8.3.2 仿真结果 306
8.4 基于矩阵式变换器供电ESM SVM DTC研究 309
8.4.1 双空间矢量调制原理 309
8.4.2 系统仿真研究 313
参考文献 317
附录 318
附录A 电机参数 318
附录B 转子磁链性质及电磁转矩与定、转子磁链关系推导 319