题目：永磁无刷直流电机的直接转矩控制方法研究

磁悬浮电机包括磁轴承和电机两部分，电机多选用的是永磁无刷直流电机，永磁无刷直流电机系统不仅具有高转速、高转矩电流比、高能量密度和良好的动态性能，而且可靠、易于控制。本文研究对象是4kW永磁无刷直流电机，实验室采用的控制方法是基于BUCK斩波的120°导通两两导通控制方式，已实现无位置传感器控制，启动采用三段式启动，无位置启动时电流过大，需要考虑力矩问题，而且启动会有失败。因此本文针对实验室4kW永磁无刷直流电机的无位置传感器控制的启动问题，将直接转矩控制应用于永磁无刷直流电机中。直接转矩控制技术具有很好的动态性能，实现简单，便于实现无位置传感器运行，而且其直接对转矩进行控制，启动时不需要考虑转矩问题。本文研究课题以财政部重大科技成果转化项目为背景，针对永磁无刷直流电机的直接转矩控制方法进行了研究。

（1）首先介绍了永磁无刷直流电机的结构以及基本工作原理，并给出了其理想条件下的数学模型。其次介绍了永磁无刷直流电机直接转矩控制的原理，根据无刷直流电机数学模型并结合实验对象的特性建立了永磁无刷直流电机的直接转矩控制数学模型以及确定了各环节方案。

（2）详细分析了永磁无刷直流电机直接转矩控制的重要环节，定子磁链观测器，针对现存问题提出了一种新型的定子磁链观测器。设计了永磁无刷直流电机直接转矩控制方法的启动方案。利用Matlab/Simulink软件建立了永磁无刷直流电机直接转矩控制的仿真模型，并进行了仿真，仿真结果验证了所提出的新型定子磁链观测器使直接转矩控制成功地应用于永磁无刷直流电机，并验证了设计的永磁无刷直流电机直接转矩控制的启动方法。

（3）将本文所设计的直接转矩控制方法应用于4kW永磁无刷直流电机。实验结果表明，本文所提出的新型定子磁链观测器解决了现有定子磁链观测器存在的问题，能够准确的观测出无刷直流电机的定子磁链。并实现了中低速度下的永磁无刷直流电机直接转矩控制。