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直接转矩控制作为一种新的控制方法,不同于矢量控制,它可以在不需要复杂控制算法的情况下准确而快速地控制异步电机的转矩和磁链.而且,在原理上直接转矩控制只需知道定子电阻,从而增强了控制系统随参数的鲁棒性.该文首先在空间电压矢量理论的基础上介绍了异步电机和逆变器的基本数学模型,然后给出了直接转矩控制的概念,重点对直接转矩控制策略和开关表策略进行了深入的研究和讨论,通过对施加不同的电压矢量时磁链和转矩所产生的不同响应来加以详细说明.最后对电压矢量开关表进行了优化,并结合转矩追踪法设计新的直接转矩控制方案,以进一步减少低速时的脉动.针对在直接转矩控制中用纯电压模型法观测定子磁链的缺陷,分析并提出高通滤波法和改进高通滤波法进行定子磁链观测,使系统在低速时仍可以保持较好的特性.从实用化的角度以及与直接转矩控制相结合的特点出发,把自适应控制和智能控制相结合,用人工神经网络辨识定子电阻,设计和改进了模型参考自适应(MRAS)辨识速度方法,提高了用电压模型观测定子磁链的准确性,增加了低速时辨识转速的精度.数字信号处理器(DSP)运行速度快,能够完成复杂的控制算法,建立高精度控制系统.该文在以TI公司的16位定点数字信号处理器(DSP)TMS320F240作为主控制器的开发平台上,实现了全数字化异步电机直接转矩控制系统.在实现过程中,主要解决了以下几个问题:(1)深入研究了直接转矩控制方式下PWM生成机理,充分利用DSP的硬件资源,提出了一种适合直接转矩控制的PWM波生成方法;(2)在定点DSP上实现浮点运算;(3)采用离散化算法实现了逆变器模型、磁链和转矩的观测、电压矢量的选择、MRAS(模型参考自适应)和PI调节器等算法.在一台500W异步电机上的实验结果表明:该系统低速时具有较强的带载能力和抗干扰能力、转矩和转速动态响应快、启动快,脉动小、电流谐波含量较少等特点.验证了该文提出的转矩跟踪和改进磁链观测的可行性,对直接转矩控制在工程上的应用具有参考价值.