直接转矩控制技术(Direct Torque Control,DTC)是继矢量控制技术之后交流调速领域中新兴的控制技术,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异步电机的转矩和磁链,采用定子磁场定向,直接对逆变器的开关状态进行最佳控制,从而能够快速而准确地控制异步电动机的转矩和磁链,以获得转矩的高动态性能。目前在高速离心机行业,普遍采用通用型变频器,其通用性好,但参数较多,价格较贵,为了降低成本增强控制性能,本文利用直接转矩控制技术的优点,采用直接转矩控制策略设计并制作了针对高速离心机的专用变频器。论文首先介绍了异步电动机和逆变器的基本数学模型;分析了异步电机直接转矩控制的基本原理,以及直接转矩控制系统的基本组成;然后对直接转矩控制系统进行了仿真研究,建立了基于MATLAB/Simulink的仿真系统,介绍了仿真模型的各组成部分,包括3/2变换、定子磁链、电机转矩观测模型、转矩调节器、磁链调节器、扇区判断、开关表选择等,给出了系统加减负载和加减转速仿真结果,仿真结果表明了其磁链轨迹近似为圆形,系统具有良好的动态和稳态性能,同时证明了建立的转矩和磁链观测模型以及控制算法的正确性和可行性。然后根据仿真实现方法以及结果的指导,设计并制作了整个系统的硬件电路,包括主电路(单相整流、滤波、制动电路、启动限流电路、逆变电路)、控制电路(DSP、驱动隔离放大、采样)并对各器件进行选型,给出了硬件各部分电路图;最后介绍了系统的软件流程以及各模块的程序实现,系统的软件部分采用C语言进行编程,实现了定子相电流的采样、定子相电压的计算、定子磁链的计算和开关信号的输出等功能。在分别对硬件和软件各部分进行调试后,进行了系统的联合调试,以TMS32OF2808作为控制器,在一台功率为1.5KW的交流异步电机上实现了直接转矩控制。实验结果实现了电机的变频调速,且速度稳定,达到了论文提出的控制目标。