基于

MATLAB/Simulink 的异步电机直接转矩控制研究

方法

0  引言
直接转矩控制（

DTC）技术是继矢量控制技术之后发展起来的一种新型变频调速技术，

于

20 世纪 80 年代由德国学者 M. Depenbrock 和日本学者 I. Takahashi 首先针对异步电动机

提出，

90 年代由 Zhong. L, Rahman M F, Hu Y W 等学者提出永磁同步电动机直接转矩控制

理论。它采用空间矢量分析的方法，直接在定子坐标系下计算并控制交流电动机的转矩和磁
链，采用定子磁场定向，借助于离散的两点式控制

(Band-Band 控制)产生脉宽信号，直接对

逆变器的开关状态进行最佳控制，以获得转矩的高动态性能。

DTC 具备控制结构简单、转矩动态响应迅速、对电动机参数依赖少、对电动机参数变化

鲁棒性好等优点。目前广泛应用于异步电动机、永磁同步电动机中，在家用电器、汽车工业、
电力机车牵引等工业生产中发挥着巨大的作用。

本文分析三相异步电机的数学模型的基础上，介绍了三相异步电动机直接转矩控制系

统的控制原理，基于

MATLAB/Simulink 仿真平台建立三相异步电动机直接转矩控制系统的

整体仿真模型以及该系统各组成的仿真模型。仿真结果表明，该控制方法可以有效地实现电
机转速的快速跟踪，该系统具有较高的动、静态性能，有效地减小了电动机磁链、转矩的脉
动，改善了交流调速系统的稳态性能。

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异步电动机的数学模型

异步电机是一个高阶次、非线性、强耦合的多变量系统，因此对异步电机的数学模型进

行分析时，通常作以下假设：

（

1）忽略空间谐波，假设三相绕组对称，产生的气隙磁场按正弦分布。

（

2）忽略磁路饱和现象。

（

3）不计铁心损耗。

（

4）不考虑频率和温度变化对绕组的影响。

    采用空间矢量分析法，在正交定子坐标系上描述异步电机。电机在定子坐标系上的数

学模型由电压方程、磁链方程、转矩方程以及运动方程组成。

电压方程为：