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永磁同步电机具有效率高、功率因数高和功率密度高等优点,应用越来越广泛。由于电力电子技术、传感器技术和微型计算机技术的进步,使永磁同步电机调速系统的性能越来越好。目前,矢量控制和直接转矩控制在永磁同步电机高性能控制的场合使用较多。直接转矩控制只需要在静止坐标系上控制转矩和磁链,不需要复杂的旋转坐标变换和精确的转子位置信息,控制算法简单,具有良好的静态和动态性能,更易实现电机的无速度传感器运行。因此研究永磁同步电机直接转矩控制(DTC)具有理论和应用价值。本文首先介绍了永磁同步电机DTC控制的研究现状并分析了正弦波永磁同步电机和方波永磁同步电机的数学模型。然后利用Matlab/Simulink仿真软件分别对正弦波永磁同步电机传统DTC和SVM-DTC方案进行了仿真分析,结果表明DTC方案存在磁链和转矩脉动大的缺点,而SVM-DTC方案的PI参数整定比较复杂。经过深入分析研究,提出了一种改进的基于空间电压矢量调制的永磁同步电机直接转矩控制(PMSM SVM-DTC)方案,这种新方案采用了变限幅控制。仿真结果证明了新方案是一种可行的控制方法,其变限幅单元可以有效避免2个PI调节器参数的繁琐调试,有利于系统的设计和实现。对无刷直流电机磁链和转矩的变化规律进行了分析,在此基础上提出了无刷直流电机无磁链闭环控制DTC控制方案,该方案省去了磁链环,更易实现。用Matlab/Simulink仿真软件对系统的稳态和动态性能进行了仿真分析。仿真结果证明了新方案的可行性和正确性。最后,以德州仪器出品的DSP TMS320F28335为核心控制器件,设计了电机通用实验平台,并对该平台涉及的软硬件以及保护方式的设计进行了详细的说明。该实验平台采用先进的余度控制,通过12路霍尔电路可以同时拖动两台电机运转,在系统故障时能够有效排除故障,保证系统正常运行。安装和调试了该实验平台的主电路和控制保护系统。对系统的保护功能及正弦波永磁同步电机传统DTC控制方案进行了初步的实验验证。实验结果证明了该平台的可靠性,验证了永磁同步电机传统DTC的性能。