永磁同步电机的直接转矩控制技术是继矢量控制技术之后又一种交流电机高性能控制技术，成为专家研究的热点之一。传统的直接转矩控制采用转矩滞环与磁链滞环的方式来实现对逆变器开关器件的控制，不可避免地造成了低速控制效果不理想、开关频率不固定以及转矩脉动大，限制了直接转矩控制在低速区的应用。对此，本文提出的恒定开关频率的永磁同步电机直接转矩控制方法是对传统直接转矩控制方法的一种改进。
仿真结果表明其控制性能比传统的控制方法优越。
1基于恒定开关频率的直接转矩控制111空间电压矢量调制原理恒定开关频率的空间电压矢量调制主要思想是在一个控制周期中选择相邻非零电压矢量和零矢量，计算每个矢量的作用时间，从而合成所需的任意电压矢量，实现转矩和磁链的无差控制。
如所示，以第3扇区为例，用2个相邻有效矢量U _ 4、U _ 6和零矢量合成参考矢量等效矢量按伏秒平衡原则合成，则有：T PWM = T 4 + T 6 + T 0（1）U→ref T PWM = U→4 T 4 + U→6 T 6（2）式中，T PWM为周期T 4～U→4的作用时间，T 6～U→6的作用时间，T 0～U→0（U→7）的作用时间。其中：U→4 = 2 3 U dc（1 + j 0）（3）U→6 = 2 3 U dc 1 2 + j 3 2（4）U→ref = U ref（cosθ+ j sinθ）（5）将式（3）～式（5）代入式（2）得：T 4 2 3 U dc + T 6 1 3 + j 3 U dc =
U ref T PWM（cosθ+ jsinθ）（6）零矢量只是补足T 4、T 6以外的时间，它对矢量合成不产生影响。由等式两边实部和虚部相等得：T 4 = （3 2 cosθ- 3 2 sinθ）U ref T PWM / U dc（7）T 6 = 3sinθU ref T PWM / U dc（8）T 0 = T PWM - T 4 - T 6（9）随着参考电压空间矢量U ref的长度增加，输出电压的基电压幅值线性加大，T 4、T 6也线性加大，T 0逐渐减小，但是要使合成矢量在线性区内就必须满足下列等式：T 4 + T 6ΦT PWM。
可以得出：U refΦU dc 3cosπ6 -θ（10）为使波形对称，把每个矢量的作用时间一分为二，同时把零矢量作用时间等分给2个零矢量U→0和U→7，而且要保证每次只有1个开关状态改变。这是因为如果允许有2个或3个桥臂同时动作，则在线电压的半周期内会出现反极性的电压脉冲，产生反向转矩，引起转矩脉动和电磁噪声。
产生的开关序列为：U→0→U→4→U→6→U→7→U→6→U→4→U→0一般每个工作状态是对称的，因此可以得到在第3扇区的SVPWM的波形时序，。同理可以得到其它扇区SVPWM波形时序。
112直接转矩控制具有恒定开关频率的直接转矩控制是根据参考磁链< 3和计算磁链<的偏差计算电压矢量偏差，利用空间电压矢量调制技术实现磁链反馈控制和连续调节。在α-β静止坐标系中，假定定子磁链在恒定的开关周期T pwm内从< s变化到< 3 s（给定幅值为< 3 s） ，由此磁链的相位角变化了y。
这样，定子磁链的变化量为：△< s = < 3 s - < s△< s的实部和虚部为：△< sα= < 3 s cos（θ= y）- < sα△< sβ= < 3 s sin （θ+ y）- < sβ（10）θ= arctan < sβ< sα由PMSM定子电压方程得：U s = R s i s + p < s U s = R s i s + p△< s T PWM（12）将式（11）代入式（12） ，就可以得到预测参考电压空间矢量：U rsα= R s i sα+ 1 T PWM < < 3 s cos（θ+ y）- < sα>U rsβ= R s i sβ+ 1 T PWM < < 3 s sin （θ+ y）- < sβ> PMSM的速度和速度给定经速度PI （比例积分）调节器后得到给定转矩T 3，再根据给定转矩与实际转矩之间的差值，经过PI调节器后得到磁链相位角增量y。开关频率一旦给定，就可以通过控制器得到控制SVPWM的电压。根据电压分量，采用空间电压矢量调制方法，得到逆变器的三相控制信号S a，S b，S c，同时也使逆变器的开关器件处于恒定的开关频率状态，进而控制电压型逆变器去驱动永磁同步电机。
2仿真分析针对以上分析，利用MATLAB进行了仿真。电机具体参数如下：R =3Ω， < f = 01175 Wb，L d = L q =815 mH，p n =4，J =018 gm 2。不同开关频率的仿真波形如所示。
在仿真过程中，系统在t =0时刻，负载T 1 =3N m， W =100 r/min起动， 014 s后转速突变为W = 60 r/min.可以看出，在很短的时间内，系统很快达到给定转速，转矩很快达到稳定。但是开关频率为10 kHz的系统比开关频率为5 kHz的系统传统波动更小。在转速突变后，系统迅速产生制动转矩，使转速很快降为60 r/min.同样，开关频率高的系统达到稳态的时间更短，而且波动也更小。
3小结具有恒定开关频率的直接转矩控制方法，与传统直接转矩控制方法相比较，响应更快，而且控制过程计算简单，实现比较方便。通过MATLAB仿真验证，具有恒定开关频率的直接转矩控制系统具有良好的动静态性能。
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